Monday, March 30, 2015

两个向量α, β的数量积是一个实数, 它是两个向量的长度它们夹角θ = <α, β>余弦的乘积

两个向量α, β的数量积是一个实数,它是两个向量的
长度它们夹角θ = <α, β>余弦的乘积,记作(α, β) α·β
其中θ的取值范围为0π

 

科学网—[转载]数量积(内积) - 孙月芳的博文 - 科学网—博客

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2011年6月9日 - 在数学中,数量积(也称为标量积、点积、点乘或内积)是接受在实数R上的两个矢量并返回一个 ... 例如,两个三维矢量[1, 3, −5]和[4, −2, −1]的点积是.
  • [PPT]Lecture_21

    www.mech.pku.edu.cn/~aerocontrol/duanzs/.../Lecture21....
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    定义:两个向量α, β的数量积是一个实数,它是两个向量的. 长度它们夹角θ ... 4. 第三节 向量的数量积(内积标量积) 。 仿射坐标系下的数量积,度量矩阵. 在仿射坐标 ...


  • [转载]数量积(内积)
    已有 1408 次阅读 2011-6-9 12:54 |系统分类:科研笔记
    数量积
    维基百科,自由的百科全书
    “内积”重定义至此,关于外代数上的内积,参见内乘
    数学中,数量积(也称为标量积、点积、点乘或内积)是接受在实数R上的两个矢量并返回一个实数值标量二元运算。它是欧几里得空间的标准内积
    定义与例子 两个矢量a = [a1, a2,…, an]和b = [b1, b2,…, bn]的点积定义为:
    这里的Σ指示总和符号
    例如,两个三维矢量[1, 3, −5]和[4, −2, −1]的点积是
    使用矩阵乘法并把(纵列)矢量当作n×1 矩阵,点积还可以写为:
    这里的aT指示矩阵a的转置
    使用上面的例子,将一个1×3矩阵(就是行矢量)乘以一个3×1矢量得到结果(通过矩阵乘法的优势得到1×1矩阵也就是标量):
    几何解释
    A·B = |A| |B| cos(θ). 
     
    |A| cos(θ)是A到B的投影。
    在欧几里得空间中,点积可以直观地定义为
    , 这里 |x| 表示x的范数(长度),θ表示两个矢量之间的角度
    注意:点积的形式定义和这个定义不同;在形式定义中,a和b的夹角是通过上述等式定义的。
    这样,两个互相垂直的矢量的点积总是零。若a和b都是单位矢量(长度为1),它们的点积就是它们的夹角的余弦。那么,给定两个矢量,它们之间的夹角可以通过下列公式得到:
    这个运算可以简单地理解为:在点积运算中,第一个矢量投影到第二个矢量上(这里,矢量的顺序是不重要的,点积运算是可交换的),然后通过除以它们的标量长度来“标准化”。这样,这个分数一定是小于等于1的,可以简单地转化成一个角度值。
    需要注意的是,点积的几何解释通常只适用于 ()。在高维空间,其他的域或中,点积只有一个定义,那就是
    点积可以用来计算合力。若b为单位矢量,则点积即为a在方向b的投影,即给出了在这个方向上的分解。功即是力和位移的点积。
    性质
    • 在乘以一个标量的时候点积满足:
    (后两个性质从前两个得出)。
    两个非零矢量a和b是垂直的,当且仅当a·b = 0。
    如果b是单位矢量,则点积给出a在方向b上投影的大小,如果方向相反则带有负号。分解矢量对求矢量的和经常是有用的,比如在力学中计算合力
    不像普通数的乘法服从消去律,如果ab = ac,则b总是等于c除非a零。而对于点积:
    如果a·b = a·c并且a ≠ 0: 则根据分配律可以得出: a· (b - c) = 0;进而: 如果a垂直于 (b - c),则 (b - c) ≠ 0因而b ≠ c;否则b = c。  两种定义的等价性的证明 从定义
    . 可以得到定理
    为了证明后者是一个和前者等价的定义,需要证明后者也可以导出前者。
    注意:这个证明采用三维矢量,但可以推广到n维的情形。
    考虑矢量
    . 重复使用勾股定理得到
    . 而根据第二个定义
    , 所以,矢量v和自身的点积就是其长度的平方。
    引理1 现在,考虑两个从原点出发的矢量a和b,夹角θ。第三个矢量c定义为
    , 构造以a,b,c为边的三角形,采用余弦定理,有
    . 根据引理1,用点积代替矢量长度的平方,有
    .                   (1) 同时,根据定义c ≡ a − b,有
    , 根据分配律,得
    .                       (2) 连接等式 (1)(2)
    . 简化等式即得
    , Q.E.D.
     应用 物理学力学的力做功的问题,经常用到点积计算。
    计算机图形学常用来进行方向性判断,如两矢量点积大于0,则它们的方向朝向相近;如果小于0,则方向相反。
    矢量内积是人工智能领域中的神经网络技术的数学基础之一。

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