11.3
点积将两个向量结合,生成一个标量值。
从代数角度,点积通过将向量的对应分量相乘并累加其乘积来计算。从几何角度,它等于两个向量的模长乘积与它们之间夹角余弦值的乘积。
一个实际应用是优化太阳能电池板的倾斜角度,以实现最大能量吸收。阳光被建模为一个三维方向向量。
另一个矢量表示面板的法线方向,垂直于其表面。由于阳光朝向面板传播,其矢量方向指向面板内部。为了与向外的法线方向对齐,需将阳光矢量反向,然后计算面板法线与反向后的阳光矢量之间的点积。
这意味着将对应的分量相乘并相加结果。将该乘积除以向量的模长,可得到余弦项,该余弦项通过测量阳光照射到面板上的直接程度来控制能量吸收。
当角度较小时,余弦值较大,意味着能量吸收更多。
当角度为90度时,点积为零,面板无法接收到任何直接的太阳能。
点积,或称标量积,是向量代数中一种基本运算,它将两个向量结合生成一个标量。该运算在物理应用中尤为重要,例如用于计算功;在数学背景下,也常用于确定向量投影和方向余弦。
对于向量 a = ⟨a₁, a₂, a₃⟩ 和 b = ⟨b₁, b₂, b₃⟩,点积定义为:
\begin{equation*}
\mat…