由三维、围成的平行四边形,如果要考虑该平行四边形的方向,可以由图中的来表示:
该有如下性质:
数学家定义了向量积运算(因为运算的结果是),又称为叉积运算,来计算该:
、围成的平行四边形的法线其实有两个方向,那么哪个方向是向量积的方向:
数学上是通过右手定则来规定的,即用右手从抓向,大拇指的方向就是向量积的方向:
根据该规定可知向量积方向如下:
向量积可以投影到、,平面:
投影在各个平面的有向面积分别为:
以为例来解释下。是二维平面中的,由、在平面上的投影、围成。具有两个方向,指向上方或者下方(因为面积在变化,所以的长短也在变化):
将、的分量置为0就可以得到、:
因此可算出由、围成的为(向量积由方向和模长两部分组成,下面分别来计算。 (1)方向。容易知道与平行:
只是方向可能与相同,或者相反,这需要看(2)中计算的模长。
(2)模长是的面积。因为由、围成,所以该面积可以通过来计算:
注意到该有正有负,为正时说明与方向相同,为负则说明两者相反。
(3)综合起来:
):
将这些投影加起来就得到了向量积:
向量积也常常写作如下的形式,这样便于记忆:
根据以及的运算法则,有:
所以,向量积可以类比写作:
叉积有以下性质:
设、以及,下面来逐一证明。 (1)反交换律。根据,有:
根据有:
所以有。
(2)分配律。根据,有:
根据有:
所以有。
(3)数乘结合律。根据,有:
根据有:
所以有。