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向量叉乘如何用右手定则计算结果?

向量叉乘(向量积)的右手定则用于确定叉乘结果向量的方向,具体操作步骤如下:

假设有两个向量 a\vec{a}

b\vec{b}

,求它们的叉乘 a×b\vec{a} \times \vec{b}

×b

将两向量平移至共起点:把向量 a\vec{a}

b\vec{b}

的起点移动到同一点,这样便于后续操作。

伸展右手手掌:伸出右手,手掌自然伸展,四指并拢。

四指指向第一个向量方向并弯曲向第二个向量:让右手四指的方向与向量 a\vec{a}

的方向一致,然后通过握拳动作,使四指以小于180度的转角自然弯曲向向量 b\vec{b}

的方向 。

大拇指指向即为叉乘结果向量方向:在四指从 a\vec{a}

弯曲向 b\vec{b}

的过程中,大拇指会自然地指向一个方向,这个方向就是向量 a×b\vec{a} \times \vec{b}

×b

的方向。

需要注意的是,向量叉乘的结果是一个向量,它的大小等于 absinθ\vert\vec{a}\vert\vert\vec{b}\vert\sin\theta

∣∣b

sinθ,其中 a\vert\vec{a}\vert

b\vert\vec{b}\vert

分别是向量 a\vec{a}

b\vec{b}

的模(长度),θ\theta 是向量 a\vec{a}

b\vec{b}

之间的夹角(0θπ0\leqslant\theta\leqslant\pi )。

例如在空间直角坐标系中,已知 i\vec{i}

j\vec{j}

k\vec{k}

分别为 xxyyzz 轴正方向的单位向量,i×j\vec{i} \times \vec{j}

×j

,按照右手定则,四指从 i\vec{i}

沿小于180度转向 j\vec{j}

,此时大拇指指向 zz 轴正方向,所以 i×j=k\vec{i} \times \vec{j}=\vec{k}

×j

=k

;同理 j×k=i\vec{j} \times \vec{k} = \vec{i}

×k

=i

k×i=j\vec{k} \times \vec{i} = \vec{j}

×i

=j

。反过来, j×i=k\vec{j} \times \vec{i} = -\vec{k}

×i

=k

,因为方向与 i×j\vec{i} \times \vec{j}

×j

相反 。