U matematici, vektorski proizvod je binarna operacija na dva vektora u trodimenzionalnom Euklidovom prostoru koja rezultira drugim vektorom koji je ortogonalan na ravan koja sadrži dva početna vektora. Algebra definisana vektorskim proizvodom nije asocijativna, niti komutativna. U suprotnosti je sa skalarnim proizvodom koji daje skalarni rezultat. U mnogim inženjerskim i fizičkim problemima, neophodno je da se konstruiše normalni vektor polazeći od dva postojeća vektora, što omogućava vektorski proizvod. Vektorski proizvod poznat je i pod nazivom Gibsov vektorski proizvod.[1]
Vektorski proizvod je definisan u tri, i u sedam dimenzija. Kao i skalarni proizvod, zavisi od metrike Euklidovog prostora. Za razliku od skalarnog proizvoda, on takođe zavisi od odabira orijentacije. Određena obeležja vektorskog proizvoda mogu se uopštiti na ostale situacije. Za proizvoljan odabir orijentacije, vektorski proizvod se ne treba smatrati vektorom, nego pseudovektorom. Za proizvoljne odabire metrike, te u proizvoljnim dimenzijama, vektorski proizvod može se uopštiti preko spoljašnjeg proizvoda vektora.
Definicija
Vektorski proizvod dva vektora a i b ima oznaku a × b. U fizici, ponekad se označava kao a ∧ b[2] (matematičari ne koriste ovu oznaku, kako bi se izbegla zabuna sa spoljašnjim proizvodom).
gde je θ mera manjeg ugla između a i b (0° ≤ θ ≤ 180°), a i b su intenziteti vektora a i b, a je jedinični vektorortogonalan na ravan koja sadrži a i b. Ako su vektori a i b kolinearni (ako je ugao θ između njih 0° ili 180°), preko gornje formule, vektorski proizvod vektora a i b je nulti vektor 0.
Pravac vektora je dat preko pravila desne šake, gde kažiprst pokazuje pravac prvog vektora a, a srednji prost pokazuje pravac vektora b. Tada, vektor izlazi iz palca (pogledajte sliku desno). Iz ovog pravila se vidi da je vektorski proizvod antikomutativan, tj., b × a = - (a × b). Ako se prvo usmeri kažiprst u pravcu vektora b, a zatim se usmeri srednji prst u pravcu vektora a, palac će biti okrenut u suprotnom pravcu, menjajući znak proizvoda vektora.
Izračunavanje vektorskog proizvoda
Koordinatne oznake
Jedinični vektorii, j i k iz datog ortogonalnog koordinatnog sistema zadovoljavaju sledeće jednakosti:
i × j = kj × k = ik × i = j
Zajedno sa antisimetričnosti i bilinearnosti vektorskog proizvoda, ova tri identiteta su dovoljna kako bi se odredio vektorski proizvod bilo koja dva vektora. Također, slijedeći identiteti, takođe, važe
j × i = −kk × j = −ii × k = −j
i × i = j × j = k × k = 0.
Sa ovim pravilima, koordinate vektorskog proizvoda dva vektora mogu se lako izračunati, bez određivanja ikakvih uglova: Neka je
a = a1i + a2j + a3k = (a1, a2, a3)
i
b = b1i + b2j + b3k = (b1, b2, b3).
Vektorski proizvod može se izračunati preko distributivnog vektorskog množenja:
Ova jednačina je suma devet jednostavnih vektorskih proizvoda. Nakon što se sve izmnoži koristeći osnovne relacije vektorskog proizvoda između jediničnih vektora i, j i k, definisanih iznad,
a × b = (a2b3 − a3b2) i + (a3b1 − a1b3) j + (a1b2 − a2b1) k = (a2b3 − a3b2, a3b1 − a1b3, a1b2 − a2b1).
Osobine
Geometrijsko značenje
Intenzitet vektorskog proizvoda može se interpretirati kao pozitivna površinaparalelograma sa a i b kao njegovim stranicama (pogledajte Sliku 1):
Takođe, moguće je izračunati zapreminu Vparalelepipeda, koji ima vektore a, b i c kao svoje stranice, korištenjem kombinacije vektorskog i skalarnog proizvoda, koji se naziva mešoviti proizvod (pogledajte Sliku 2):
Slika 2 pokazuje da se ova zapremina može izračunati na dva načina, pokazujući geometrijski da ovaj identitet važi i kada se redosled operacija promeni. To jest, vredi da je:
T. Levi-Civita; U. Amaldi (1949). Lezioni di meccanica razionale (на језику: Italian). Bologna: Zanichelli editore.CS1 одржавање: Непрепознат језик (веза)
Liu, Shuangzhe; Trenkler, Gõtz (2008). „Hadamard, Khatri-Rao, Kronecker and other matrix products”(PDF). Int J Information and systems sciences. Institute for scientific computing and education. 4 (1): 160—177. Архивирано из оригинала(PDF) 06. 11. 2015. г. Приступљено 19. 04. 2019.
Gonano, Carlo Andrea; Zich, Riccardo Enrico (21. 7. 2014). „Cross product in N Dimensions – the doublewedge product”. arXiv:1408.5799 [math.GM]. Polytechnic University of Milan, Italy.