本文轉自:http://blog.csdn.net/zhiyi_2012/article/details/12972813
在數學中,數量積(也稱為內積、標量積、點積、點乘)是接受在實數R上的兩個向量並返回一個實數值標量的二元運算。它是歐幾里得空間的標准內積。
幾何學定義與例子
兩個向量a = [a1, a2,…, an]和b = [b1, b2,…, bn]的點積定義為:
這里的Σ指示總和符號。
例如,兩個三維向量[1, 3, −5]和[4, −2, −1]的點積是
-
。
使用矩陣乘法並把(縱列)向量當作n×1 矩陣,點積還可以寫為:
-
,
這里的bT指示矩陣b的轉置。
使用上面的例子,將一個1×3矩陣(就是行向量)乘以一個3×1向量得到結果(通過矩陣乘法的優勢得到1×1矩陣也就是標量):
-
。
幾何解釋
在歐幾里得空間中,點積可以直觀地定義為
-
,
這里 |x| 表示x的范數(長度),θ表示兩個向量之間的角度。
注意:點積的形式定義和這個定義不同;在形式定義中,a和b的夾角是通過上述等式定義的。
這樣,兩個互相垂直的向量的點積總是零。若a和b都是單位向量(長度為1),它們的點積就是它們的夾角的余弦。那么,給定兩個向量,它們之間的夾角可以通過下列公式得到:
這個運算可以簡單地理解為:在點積運算中,第一個向量投影到第二個向量上(這里,向量的順序是不重要的,點積運算是可交換的),然后通過除以它們的標量長度來“標准化”。這樣,這個分數一定是小於等於1的,可以簡單地轉化成一個角度值。
需要注意的是,點積的幾何解釋通常只適用於 (
)。在高維空間,其他的域或模中,點積只有一個定義,那就是
點積可以用來計算合力和功。若b為單位向量,則點積即為a在方向b的投影,即給出了力在這個方向上的分解。功即是力和位移的點積。
注:這樣引出內積概念更加自然