向量外積計算機
計算兩個 3D 向量的外積,找出同時垂直於兩者的向量。
3D 向量外積
輸入兩個向量的 x、y、z 分量。
關於外積
外積是三維空間中對兩個向量進行的運算,又稱叉積。結果是另一個向量,而非單一純量。結果向量垂直於兩個輸入向量,因此特別適合處理方向、表面法線、旋轉、力矩或空間面積問題。順序十分重要:交換向量會反轉答案的方向。也就是說,A 外積 B 等於 B 外積 A 的負值。
本計算機直接套用標準分量公式。對向量 A = (Ax, Ay, Az) 與 B = (Bx, By, Bz),結果的第一分量是 AyBz 減 AzBy,第二分量是 AzBx 減 AxBz,第三分量是 AxBy 減 AyBx。這三個帶正負號的差,相當於展開由單位方向 i、j、k 組成的熟悉行列式。可輸入整數、小數或負值;計算機會逐一求出分量,並顯示有序三元組。
外積的大小具有幾何意義,等於兩個向量張成的平行四邊形面積。大小的一半,就是相同向量形成的三角形面積。若結果為零向量,輸入向量可能同向平行、反向平行,或其中一個長度為零。非零結果的方向遵循右手定則:將右手四指由 A 朝 B 彎曲,拇指就指向 A 外積 B 的方向。
外積廣泛應用於物理、工程、電腦圖學及線性代數。力矩是位置向量與力的外積,角動量則使用位置與動量的外積。圖形軟體從多邊形的兩條邊計算表面法向量,幾何問題則用外積的大小求面積。手算容易出現細微符號錯誤,因此此工具方便快速核對各分量。顯示的公式也明確標示座標順序,便於與手動展開行列式的結果比較。
外積範例
這些範例展示常見向量組合產生的方向與大小。
| 向量 | 外積 | 解讀 |
|---|---|---|
| A = (1, 0, 0), B = (0, 1, 0) | (0, 0, 1) | x 與 y 單位向量的外積為 z 正方向單位向量。 |
| A = (2, 3, 4), B = (5, 6, 7) | (-3, 6, -3) | 一組各分量皆非零的一般向量。 |
| A = (1, 2, 3), B = (2, 4, 6) | (0, 0, 0) | 平行向量的外積為零。 |
如何計算外積
- 輸入向量 A 的 x、y、z 分量。
- 輸入向量 B 對應的三個分量。
- 點選「計算外積」,套用分量公式求值。
- 依 x、y、z 順序讀取結果向量,並以右手定則判斷方向。
常見問題
外積計算的是什麼?
它求出三維空間中同時垂直於兩個輸入向量的向量,其大小也等於兩向量形成的平行四邊形面積。
向量順序重要嗎?
重要,外積不符合交換律。交換 A 與 B,會產生大小相同、方向相反的向量。
為什麼我的外積為零?
零結果表示向量同向平行、反向平行,或某個輸入為零向量。此時它們無法張成面積為正的平行四邊形。
如何用外積求三角形面積?
取同一頂點出發的兩條邊向量,求外積的大小,再除以二即可得到三角形面積。
可以輸入小數及負的分量嗎?
可以,每個欄位都接受有限的正數、負數或小數。相同的分量公式可直接套用,不需改動。