दो सदिशों का गुणनफल
सदिशों का गुणनफल दो प्रकार का होता है। सदिश में परिमाण और दिशा दोनों होते हैं और इसके आधार पर सदिशों के दो गुणनफल होते हैं, दो सदिशों का डॉट गुणनफल और दो सदिशों का क्रॉस गुणनफल। दो सदिशों के डॉट गुणनफल को अदिश गुणनफल भी कहा जाता है, क्योंकि परिणामी मान एक अदिश राशि होती है। क्रॉस गुणनफल को सदिश गुणनफल कहा जाता है क्योंकि परिणाम एक सदिश होता है, जो इन दो सदिशों के लंबवत होता है।
आइए सदिशों के दो गुणनफल, कार्य नियम, गुण, उपयोग, सदिशों के इन गुणनफलों के उदाहरणों के बारे में जानें।
परिभाषा
एक सदिश में परिमाण और दिशा दोनों होते हैं। हम दो या अधिक सदिशों को डॉट गुणनफल और क्रॉस गुणनफल से गुणा कर सकते हैं। आइए सदिशों के प्रत्येक गुणनफल के बारे में अधिक समझें।
डॉट उत्पाद
सदिशों के डॉट उत्पाद को सदिशों का अदिश उत्पाद भी कहा जाता है। सदिशों के डॉट उत्पाद का परिणाम एक अदिश मान होता है। सदिशों का डॉट उत्पाद दो सदिशों के परिमाणों के गुणनफल और दो सदिशों के बीच के कोण के कोसाइन के बराबर होता है। दो सदिशों के डॉट उत्पाद का परिणाम दो सदिशों के एक ही तल में होता है। डॉट उत्पाद एक सकारात्मक वास्तविक संख्या या एक नकारात्मक वास्तविक संख्या हो सकती है।
मान लीजिए कि a और b दो शून्येतर सदिश हैं, और θ सदिशों का सम्मिलित कोण है। तब अदिश गुणनफल या डॉट गुणनफल को a.b द्वारा दर्शाया जाता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया जाता है:
→a.→b = |→a||→b| cos θ.
यहाँ, |→a|, →a का परिमाण है, |b|, →b का परिमाण है, तथा θ उनके बीच का कोण है।
क्रॉस उत्पाद
क्रॉस उत्पाद को वेक्टर उत्पाद भी कहा जाता है। क्रॉस उत्पाद वेक्टर गुणन का एक रूप है, जो अलग-अलग प्रकृति या प्रकार के दो वैक्टर के बीच किया जाता है। जब दो वैक्टर को एक दूसरे से गुणा किया जाता है और उत्पाद भी एक वेक्टर मात्रा होती है, तो परिणामी वेक्टर को दो वैक्टर का क्रॉस उत्पाद या वेक्टर उत्पाद कहा जाता है। परिणामी वेक्टर दो दिए गए वैक्टर वाले समतल के लंबवत होता है।
हम इसे एक उदाहरण से समझ सकते हैं कि यदि हमारे पास X-Y समतल में स्थित दो सदिश हैं, तो उनका क्रॉस उत्पाद Z-अक्ष की दिशा में एक परिणामी सदिश देगा, जो XY समतल के लंबवत है। मूल सदिशों के बीच × चिह्न का उपयोग किया जाता है। दो सदिशों का सदिश उत्पाद या क्रॉस उत्पाद इस प्रकार दिखाया जाता है:
→a×→b=→c
यहाँ →a और →b दो सदिश हैं, और
→c परिणामी सदिश है। मान लें कि θ →a और →b के बीच बना कोण है और ^n →a और →b दोनों को समाहित करने वाले समतल पर लंबवत इकाई सदिश है। दो सदिशों का क्रॉस उत्पाद सूत्र द्वारा दिया जाता है:
→a×→b=|a||b|sin(θ)^n
सदिशों के गुणनफल के लिए कार्य नियम
दो सदिशों के गुणनफल, डॉट गुणनफल और क्रॉस गुणनफल के लिए कार्य नियम को नीचे दिए गए वाक्यों से समझा जा सकता है।
डॉट उत्पाद
दो सदिशों के डॉट उत्पाद के लिए, दो सदिशों को x, y, z अक्षों के साथ इकाई सदिशों, i, j, k के रूप में व्यक्त किया जाता है, फिर अदिश उत्पाद निम्नानुसार प्राप्त होता है:
If →a=a1^i+b1^j+c1^k and →b=a2^i+b2^j+c2^k, then
→a.→b = (a1^i+b1^j+c1^k)(a2^i+b2^j+c2^k)
=(a1a2)(^i.^i)+(a1b2)(^i.^j)+(a1c2)(^i.^k)+(b1a2)(^j.^i)+(b1b2)(^j.^j)+(b1c2(^j.^k)+(c1a2)(^k.^i)+(c1b2)(^k.^j)+(c1c2)(^k.^k)
→a.→b = a1a2+b1b2+c1c2
क्रॉस प्रोडक्ट
मान लें कि →a और →b दो सदिश हैं, जैसे कि →a= a1^i+b1^j+c1^k
और →b = a2^i+b2^j+c2^k तो निर्धारकों का उपयोग करके, हम क्रॉस प्रोडक्ट पा सकते हैं और परिणाम को निम्नलिखित मैट्रिक्स संकेतन का उपयोग करके क्रॉस प्रोडक्ट सूत्र के रूप में लिख सकते हैं।
दो सदिशों के क्रॉस उत्पाद को क्रॉस उत्पाद सूत्र का उपयोग करके भी दर्शाया जाता है:
a×→b=^i(b1c2−b2c1)−^j(a1c2−a2c1)+^k(a1b2−a2b1)
नोट: ^i,^j, और ^k क्रमशः x-अक्ष, y-अक्ष, और z-अक्ष की दिशा में इकाई सदिश हैं।
सदिशों के गुणनफल के गुण
इकाई सदिश के डॉट उत्पाद का अध्ययन इकाई सदिशों
^
i
को x-अक्ष के साथ,
^
j
को y-अक्ष के साथ, और
^
k
को z-अक्ष के साथ क्रमशः लेकर किया जाता है। इकाई सदिशों
^
i
,
^
j
,
^
k
का डॉट उत्पाद सदिशों के डॉट उत्पाद के समान नियमों का पालन करता है। समान सदिशों के बीच का कोण 0º के बराबर है, और इसलिए उनका डॉट उत्पाद 1 के बराबर है। और दो लंबवत सदिशों के बीच का कोण 90º है, और उनका डॉट उत्पाद 0 के बराबर है।
- ^i.^i = ^j.^j = ^k.^k= 1
- ^i.^j = ^j.^k = ^k.^i= 0
इकाई सदिशों का क्रॉस उत्पाद
^
i
,
^
j
,
^
k
सदिशों के क्रॉस उत्पाद के समान नियमों का पालन करता है। समान सदिशों के बीच का कोण 0º के बराबर है, और इसलिए उनका क्रॉस उत्पाद 0 के बराबर है। और दो लंबवत सदिशों के बीच का कोण 90º है, और उनका क्रॉस उत्पाद एक सदिश देता है, जो दो दिए गए सदिशों के लंबवत है।
- →i×→i=→j×→j=→k×→k=0
दो सदिशों का क्रॉस उत्पाद एक चक्रीय क्रम का अनुसरण करता है जैसा कि नीचे दी गई छवि में है। चक्रीय अनुक्रम में दो सदिशों का क्रॉस उत्पाद अनुक्रम में तीसरा सदिश देता है।
- →i×→j=→k;→j×→k=→i;→k×→i=→j
- →j×→i=−→−k;→k×→j=−→−i;→i×→k=−→−j
सदिशों के गुणनफल के गुण सदिश गुणन की विस्तृत समझ प्राप्त करने और सदिशों से संबंधित अनेक गणनाएं करने में सहायक होते हैं। सदिशों के गुणनफल के कुछ महत्वपूर्ण गुण यहां सूचीबद्ध हैं।
- The cross product of two vectors is given by the formula →a×→b=|a||b|sin(θ).
- The dot product of two vectors is given by the formula →a.→b=|a||b|cos(θ).
- The dot product of two vectors follows the commutative property. →a.→b=→b.→a
- The cross-product of two vectors do no follow the commutative property. →a×→b≠→b×→a
- Anti-commutative property: →a×→b=−→b×→a
- Distributive property: →a×(→b+→c)=(→a×→b)+(→a×→c)
- Cross product of the zero vector: →a×→0=→0
- Cross product of the vector with itself: →a×→a=→0
- Multiplied by a scalar quantity:c(→a×→b)=c→a×→b=→a×c→b
- दो सदिशों का डॉट उत्पाद एक अदिश राशि है और दो सदिशों के तल में स्थित होता है।
- दो सदिशों का क्रॉस उत्पाद एक सदिश है, जो इन दो सदिशों वाले तल के लंबवत होता है।
ट्रिपल क्रॉस उत्पाद
किसी वेक्टर का अन्य दो वेक्टर के क्रॉस उत्पाद के साथ क्रॉस उत्पाद वेक्टर का ट्रिपल क्रॉस उत्पाद है। ट्रिपल क्रॉस उत्पाद का परिणाम एक वेक्टर है। ट्रिपल क्रॉस वेक्टर का परिणाम दिए गए तीन वेक्टर के तल में स्थित है। यदि a, b, और c वेक्टर हैं, तो इन वेक्टर का वेक्टर ट्रिपल उत्पाद इस रूप का होगा:
(→a×→b)×→c=(→a⋅→c)→b−(→b⋅→c)→a
- Example 2: Find the cross product of two vectors →a = (3,4,5) and →b = (7,8,9) Solution: The cross product is given as, a×b=^i^j^k345789 = [(4×9)−(5×8)] ^i −[(3×9)−(5×7)]^j+[(3×8)−(4×7)] ^k = (36−40)^i −(27−35)^j +(24−28) ^k = −4^i + 8^j −4^k Answer: Therefore, →a×→b = −4^i + 8^j −4^k
