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22 × e e e x y z e 0 − e e x y z e e y z 0 − e x e − e e z x 0 y Definition 2-26 Es gilt a) λ ( a × b) = ( λa) × b = a × ( λb) = λa × b b) ( a + b) × c = a × c + b× c Definition 2-27 Zurückführung des Vektorproduktes auf die Koordinaten: ( a e + a e + a e ) × ( b e + b e + b e ) = a × b = x y z x y z x y z x y z a a x y z b b x x x e e x y z × e × e x x a b e × e x + + + a a x y z b b y y y e e x y z × e × e y y a b e × e y + + + a a x y z b b z z z e e x y z × e × e z z a b e × e z und a × b = { a b − a b ,a b − a b ,a b − a b } y z z y z x x z x y y x dafür kann auch folgende Merkregel verwandt werden a × b = e a b x x x e a b y y y e a b z z z Achtung: Merkregel gilt so nur bei Bezugnahme auf eine orthogonale normierte Vektorbasis. Definition 2-28 Das Spatprodukt [ a ,b,c] ist definiert als das Volumen V des von den Vektoren a, b und c gebildeten Parallelepipeds (Abb. 2-24) V = Ah = a × b c cos ϕ = ( a × b) ⋅c
Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrandenburg 23 Abb. 2-24 Das Spatprodukt Wir hätten auch erhalten können. Insgesamt ist dann V = V = ( b × c) ⋅ a ( c × a) ⋅ b [ a,b,c] = ( a × b) ⋅c = ( b × c) ⋅a = ( c× a) ⋅ b und es gilt die Regel von der zyklischen Vertauschbarkeit [ a ,b,c] = [ b,c,a ] = [ c,a,b] und wegen ( b c) ⋅ a = a ⋅ ( b × c) ≡ ( a × b) ⋅ c × die (sinnvolle) Vertauschbarkeit von ⋅ und × ( a × b) ⋅c = a ⋅( b × c) Durch Ausrechnen von ( a× b) ⋅ c erhalten wir [ a,b,c] = ( a y b z − a z b y ) c x + ( a z b x − a x b z ) c y + ( a x b y − a y b x ) c z wofür wir auch [ ,b,c] a = a b c x x x a b c y y y a b c z z z hätten schreiben können. Für das Spatprodukt weisen wir noch die Beziehung
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×<br />
e<br />
e<br />
e<br />
x<br />
y<br />
z<br />
e<br />
0<br />
− e<br />
e<br />
x<br />
y<br />
z<br />
e<br />
e<br />
y<br />
z<br />
0<br />
− e<br />
x<br />
e<br />
− e<br />
e<br />
z<br />
x<br />
0<br />
y<br />
Definition 2-26<br />
Es gilt<br />
a) λ ( a × b) = ( λa) × b = a × ( λb) = λa<br />
× b<br />
b) ( a + b) × c = a × c + b×<br />
c<br />
Definition 2-27<br />
Zurückführung <strong>de</strong>s Vektorproduktes auf die Koordinaten:<br />
( a e + a e + a e ) × ( b e + b e + b e ) =<br />
a × b = x y z<br />
x y z<br />
x<br />
y<br />
z<br />
x<br />
y<br />
z<br />
a<br />
a<br />
x<br />
y<br />
z<br />
b<br />
b<br />
x<br />
x<br />
x<br />
e<br />
e<br />
x<br />
y<br />
z<br />
× e<br />
× e<br />
x<br />
x<br />
a b e × e<br />
x<br />
+<br />
+<br />
+<br />
a<br />
a<br />
x<br />
y<br />
z<br />
b<br />
b<br />
y<br />
y<br />
y<br />
e<br />
e<br />
x<br />
y<br />
z<br />
× e<br />
× e<br />
y<br />
y<br />
a b e × e<br />
y<br />
+<br />
+<br />
+<br />
a<br />
a<br />
x<br />
y<br />
z<br />
b<br />
b<br />
z<br />
z<br />
z<br />
e<br />
e<br />
x<br />
y<br />
z<br />
× e<br />
× e<br />
z<br />
z<br />
a b e × e<br />
z<br />
und<br />
a × b =<br />
{ a b − a b ,a b − a b ,a b − a b }<br />
y<br />
z<br />
z<br />
y<br />
z<br />
x<br />
x<br />
z<br />
x<br />
y<br />
y<br />
x<br />
dafür kann auch folgen<strong>de</strong> Merkregel verwandt wer<strong>de</strong>n<br />
a × b =<br />
e<br />
a<br />
b<br />
x<br />
x<br />
x<br />
e<br />
a<br />
b<br />
y<br />
y<br />
y<br />
e<br />
a<br />
b<br />
z<br />
z<br />
z<br />
Achtung: Merkregel gilt so nur bei Bezugnahme auf eine orthogonale normierte Vektorbasis.<br />
Definition 2-28<br />
Das Spatprodukt [ a ,b,c]<br />
ist <strong>de</strong>finiert als das Volumen V <strong>de</strong>s von <strong>de</strong>n Vektoren a, b und c<br />
gebil<strong>de</strong>ten Parallelepipeds (Abb. 2-24)<br />
V = Ah =<br />
a × b<br />
c cos ϕ =<br />
( a × b) ⋅c