2. Двойное векторное произведение.
Составим из трех векторов а, b и с произведение (оно называется двойным векторным произведением)
Прежде всего заметим, что в результате такого двойного векторного произведения должен получиться вектор. В самом деле, произведение
с определяет некоторый вектор, который после умножения слева векторно на а дает снова вектор.
Векторы Ь, с и
компланарны, так как по определению векторного произведения они перпендикулярны к вектору
с. Поэтому вектор а
можно разложить по
и с (см. выражение (4.1)):
где
— неизвестные коэффициенты разложения.
Для определения
умножим скалярно обе части равенства (10.11) на вектор а. Так как
, то слева скалярное произведение будет равно нулю и, следовательно,
Этому равенству можно придать вид
где
— общее значение данных отношений. Отсюда
Внесем эти значения коэффициентов разложения в (10.11).
Покажем теперь, что параметр
не зависит от векторов-сомножителей а, b и с. Предположим обратное и применим
равенство (10.12) к векторам
произвольный, но фиксированный вектор). Тогда, обозначив через
и
соответствующие параметры, будем иметь:
Сложим первые два равенства и сгруппируем члены
Сравнивая последние два выражения, а затем коэффициенты при одинаковых векторах, получим
Отсюда, учитывая произвольность вектора х (см. (8.5)), найдем
и, следовательно,
что доказырает независимость
от первого множителя (аналогично можно доказать, что
не зависит и от двух других множителей).
Так как параметр
не зависит от а, b и с, то для его определения можно выбрать любые векторы, в частности такие, произведения которых вычисляются непосредственно, например
Тогда согласно (10.12) будем иметь:
С другой стороны, пользуясь (9.13) и (8.4), получим:
и последнее равенство принимает вид
Отсюда
Внося это значение
в (10.12), окончательно найдем
Для запоминания правой части этой формулы ее удобно читать так: «бац минус цаб» - нужно только помнить, что в левой части вектор а умножается на
.
Составим теперь произведение
. На основании (10.13) последовательно получим:
или окончательно:
Формулам (10.13) и (10.13) можно придать следующую общую словесную формулировку: двойное векторное произведение равно среднему
занимаемому месту) вектору, умноженному на скалярное произведение двух крайних, минус другой вектор скобки, умноженный на скалярное произведение оставшихся векторов.
Из сложных произведений векторов смешанное и двойное векторное произведения встречаются наиболее часто.
Кратко остановимся на некоторых других формулах векторной алгебры.