ベクトルの内積と外積

ベクトルの内積外積。図形的な理解。

xy平面にベクトルAがある。

A=(a1,a2)
B=(b1,b2)

Aの大きさはそれぞれ

A =√(a1^2+a2^2)
B =√(b1^2+b2^2)

Aのx軸からの角度をα、Bのx軸からの角度をβとする。
Aのなす角をθ=β-αとする。


内積
AB=|A||B|cosθ
=|A||B|cos(β-α)
=|A||B|(cosβcosα+sinβsinα)
=|B|cosβ|A|cosα+|B|sinβ|A|sinα
=a1b1+a2b2


外積
A×B
外積の大きさ

A×B = A B sinθ

=|A||B|sin(β-α)
=|A||B|(sinβcosα-cosβsinα)
=|B|sinβ|A|cosα-|B|cosβ|A|sinα
=a1b2-a2b1


外積は大きさが|A×B|で、xy平面に垂直で図の手前方向(z軸方向)に向かうベクトル
(0,0,a1b2-a2b1)
である。
外積の大きさはAが作る平行四辺形の面積になっている。


3次元のベクトルの場合
A=(a1,a2,a3)
B=(b1,b2,b3)
として
内積A=a1b1+a2b2+a3b3。
外積A×B=(a2b3-a3b2,a3b1-a1b3,a1b2-a2b1)
である。