[更新]将向量乘法“退化”到复数
By 苏剑林 | 2011-02-04 | 62034位读者 |向量有两个乘法:点乘和叉乘,其结果又分别叫做数量积和向量积。在很多情况下,用这两个定义的乘法运算都能够给我们带来很大的方便(其实它就是在实际问题中抽象出来的)。不过,也有相当一部分的二维问题用复数来描述更为简洁。于是,为了整合两者的巧妙之处,有必要把向量的两个乘法运算“退化”到复数中去(为什么用“退化”?因为向量是多维的,可以是3维、4维等,而复数运算只是二维的,很明显这是一种“退化”而不是“拓展”^_^)
运算法则:
点乘:
总法则:Z1⋅Z2=|Z1||Z2|cos(argZ2Z1)
1⋅i=0i⋅i=1exp(iθ)⋅exp(iφ)=cos(φ−θ)iexp(iθ)⋅exp(iφ)=−sin(θ−φ)Z1⋅Z2=Z1ˉZ2+Z2ˉZ1
叉乘:
由于二维向量的叉积都指向第三维,所以可以认为复数的叉积结果都是一个数。
总法则:Z1×Z2=|Z1||Z2|sin(argZ2Z1)
1×i=1i×i=0exp(iθ)×exp(iφ)=sin(φ−θ)iexp(iθ)×exp(iφ)=−cos(θ−φ)Z1×Z2=(Z1ˉZ2−Z2ˉZ1)i
变换关系:
Z1×Z2=−Z2×Z1Z1×(iZ2)=Z1⋅Z2Z1⋅(iZ2)=−Z1×Z2
微分恒等关系:
Z⋅dZ=|Z|d|Z|
Z∗(idZ)=−(iZ)∗dZ=+−|Z|√dZ∗dZ−(d|Z|)2(正负待定)
于是,复数便有了三种乘法了。它们代表的意义都不一样!复数原来的乘法是一种旋转和伸长,而点积和叉积分别是有关两个复数的夹角的余弦和正弦。
这是用复数研究三体问题周期轨道时所悟到的思想,特此记录!
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February 4th, 2011
……i∗i=1以下的式子我就不能理解了。
咦,中间还有个点,不见了。
你想打点的话,就打*,因为那个中间的点不属于英文符号。
其实你只要记住exp(iθ)=cosθ+isinθ=(cosθ,sinθ)就可以理解了。不过要谨慎的是,不要轻易把这种运算用于应试教育...
原来是把欧拉公式右半边作为一个复数啊。理解理解。
不过我又有麻烦了……好像(a1,b1)×(a2,b2)=(0,0,a1b2−b1a2),但是这里我不知道该怎么把这种定义的计算转化成向量的形式。
“原来是把欧拉公式右半边作为一个复数啊。”本来就是一个复数呀。
不能这样,严格来写是(a1,b1,0)×(a2,b2,0)=(0,0,a1b2−b1a2),须是三维的。“该怎么把这种定义的计算转化成向量的形式。”这是啥意思?这不就是两个向量的叉乘了吗?
哦……我知道了。我的意思是:为什么1×i=0呢?我想(1,0,0)×(0,1,0)的结果不是0啊。
我错了...笔误,已修正
Ah-Oh~~~
February 10th, 2011
弱弱地问一下:我算出来的貌似成了这样——exp(iθ)×exp(iφ)=−sin(θ−φ),不知道哪里出了问题。还有,最后一个式子中最后一个等号后的我不太理解,只好求解释了。。。
惭愧...你是对的。看来以后我要多检查几遍再发。
最后一个式子是建立在倒数第二个式子的基础上的,并利用(→a×→b)2=→a2→b2−(→a∗→b)2