向量點積及其意義

2021-07-31 17:01:30 字數 691 閱讀 5912

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設二維空間內有兩個向量

和 ,定義它們的數量積(又叫內積、點積)為以下實數:

更一般地,n維向量的內積定義如下:

設二維空間內有兩個向量

和 ,它們的夾角為

,則內積定義為以下實數:

該定義只對二維和三維空間有效。

點乘的幾何意義和用處就是計算兩個向量之間的夾角,以及在某一方向上的投影。

在生產生活中,點積同樣應用廣泛。利用點積可判斷乙個多邊形是否面向攝像機還是背向攝像機。向量的點積與它們夾角的余弦成正比,因此在聚光燈的效果計算中,可以根據點積來得到光照效果,如果點積越大,說明夾角越小,則物理離光照的軸線越近,光照越強。物理中,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。計算機圖形學常用來進行方向性判斷,如兩向量點積大於0,則它們的方向朝向相近;如果小於0,則方向相反。向量內積是人工智慧領域中的神經網路技術的數學基礎之一,此方法還被用於動畫渲染(animation-rendering)。

線性變換中點積的意義:

根據點積的代數公式:a·b=a1b1+a2b2+……+anbn,假設a為給定權重向量,b為特徵向量,則a·b其實為一種線性組合,函式f(a·b)則可以構建乙個基於a·b+c = 0 (c為偏移)的某一超平面的線性分類器,f是個簡單函式,會將超過一定閾值的值對應到第一類,其它的值對應到第二類。

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