Hoppa till innehÄllet

Bivektor

FrÄn Wikipedia

Inom matematiken Àr en bivektor eller 2-vektor en kvantitet inom yttre algebra eller geometrisk algebra som utökar idén om skalÀrer och vektorer. Om en skalÀr anses vara en kvantitet av ordning noll och en vektor av ordning ett, kan en bivektor anses vara av ordning tvÄ. Bivektorer har tillÀmpningar inom mÄnga omrÄden av matematik och fysik. De Àr relaterade till komplexa tal i tvÄ dimensioner och till bÄde pseudovektorer och kvaternioner i tre dimensioner. De kan anvÀndas för att generera rotationer i valfritt antal dimensioner och Àr ett anvÀndbart verktyg för att klassificera sÄdana rotationer. De anvÀnds ocksÄ inom fysiken och binder samman ett antal orelaterade mÀngder.

Parallella plana segment med samma orientering och area motsvarande samma bivektor a ∧ b [1]

Bivektorer genereras av den yttre produkten pÄ vektorer: givet tvÄ vektorer a och b, Àr deras yttre produkt en bivektor a ∧ b, liksom varje summa av bivektorer. Inte alla bivektorer kan genereras som en enda yttre produkt. Mer exakt kallas en bivektor som kan uttryckas som en yttre produkt enkel; i upp till tre dimensioner Àr alla bivektorer enkla, men för högre dimensioner Àr detta inte fallet. Bivektorn b ∧ a Àr negationen av bivektorn a ∧ b, vilket ger motsatt orientering och en bivektor a ∧ a Àr nollbivektorn.

Segment av parallella plan med samma orientering och area motsvarar samma bivektor a ∧ b. En enkel bivektor kan geometriskt tolkas som ett orienterat plant areasegment, pÄ liknande sÀtt som vektorer kan anses vara riktade linjesegment[2]. Bivektorn a ∧ b har en magnitud lika med storleken av det omrÄde i parallellogrammen med sidorna a och b, som spÀnns upp av a och b och vars orientering Àr den rotation som skulle fÄ a att sammanfalla med b. I lekmannatermer Àr varje yta samma bivektor om den har samma area, samma orientering och Àr parallell med ett givet plan.

HĂ€rledning

[redigera | redigera wikitext]

I denna artikel kommer bivektorer endast att behandlas inom ramen reella geometriska algebror. I praktiken Àr detta en mindre begrÀnsning dÄ alla anvÀndbara applikationer hÀrleds frÄn sÄdana algebror.

Geometrisk algebra och den geometriska produkten

[redigera | redigera wikitext]

Bivektorn uppkommer frÄn definitionen av den geometriska produkten över ett vektorrum. För vektorna a, b och c, definieras den geometriska produkten för vektorer enligt

Associativitet:

VÀnster- och högerdistributivitet:

Kontraktion:

dĂ€r Q Ă€r en kvadratisk form, |a| Ă€r magnituden av a och Ï”a Ă€r vektorns metriska signatur. För en rymd dĂ€r den euklidiska metriken Ï”a Ă€r 1 och kan utelĂ€mnas, blir kontraktionsvillkoret

Den inre produkten

[redigera | redigera wikitext]

FrÄn associativiteten följer a(ab) = a2b, en skalÀr multiplicerad med b. NÀr b inte Àr parallell med a och sÄledes inte Àr en skalÀr multipel av a, kan ab inte vara skalÀr. Men

Àr en summa av skalÀrer och Àr sÄledes en skalÀr. Av cosinussatsen tillÀmpad pÄ triangeln som bildas av vektorerna, Àr dess vÀrde |a||b| cos Ξ, dÀr Ξ Àr vinkeln mellan vektorerna. Den Àr dÀrför identisk med den inre produkten av tvÄ vektorer och skrivs pÄ samma sÀtt,

Den Àr symmetrisk, skalÀr och kan anvÀndas till att bestÀmma vinkeln mellan tvÄ vektorer.

Den yttre produkten

[redigera | redigera wikitext]

Precis som den inre produkten kan formuleras som den symmetriska delen av den geometriska produkten, kan en annan kvantitet, den yttre produkten, formuleras som den antisymmetriska delen av den geometriska produkten:

Den Àr antisymmetisk i a och b

och genom addition:

Det vill sÀga, den geometriska produkten Àr summan av den symmetriska inre produktem och den antisymmetriska yttre produkten.

För att undersöka egenskaperna hos a ∧ b, betrakta formeln

vilken genom anvÀndande av Phytagoras sats ger vÀrdet av (a ∧ b)2 som

Med en negativ kvadrat, kan den inte vara en skalÀr kvantitet utan Àr ett nytt slag av objekt, en bivektor. Den har magnituden

dÀr Ξ Àr vinkeln mellan vektorerna och Àr 0 för parallella vektorer.

Den hÀr artikeln Àr helt eller delvis baserad pÄ material frÄn engelsksprÄkiga Wikipedia, bivector, 18 maj 2017.
  1. ↑ Leo Dorst; Daniel Fontijne; Stephen Mann (2009). Geometric Algebra for Computer Science: An Object-Oriented Approach to Geometry (2nd). Morgan Kaufmann. sid. 32. ISBN 0-12-374942-5. https://books.google.com/books?id=-1-zRTeCXwgC&pg=PA32#v=onepage&q=&f=false. ”The algebraic bivector is not specific on shape; geometrically it is an amount of oriented area in a specific plane, that's all.”
  2. ↑ David Hestenes (1999). New foundations for classical mechanics: Fundamental Theories of Physics (2nd). Springer. sid. 21. ISBN 0-7923-5302-1. https://books.google.com/books?id=AlvTCEzSI5wC&pg=PA21

Externa lÀnkar

[redigera | redigera wikitext]