벡터 – 내적(Dot Product)

두 개의 벡터에 대한 내적의 연산 결과는 스칼라 값입니다. 두 벡터 사이의 코사인값을 얻는 것은 간단합니다. 아래의 식은 두 벡터 v1, v2에 대한 내적 v를 계산하기 위한 필요한 단계를 보여주고 있습니다. 내적의 연산은 일반적으로 ‘ ∙ ‘ 로 표시합니다.

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벡터 v1과 v2 사이의 각도로 표시하는 방법으로 하면 다음처럼 나타낼 수 있습니다.

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위의 식으로부터 우리는 두 벡터중에 하나라도 크기가 0이면 내적 역시 0이 된다는 것을 알 수 있으며 두 벡터가 수직(90도)일 경우도 내적이 0이라는 것을 알 수 있습니다. 아래는 내적에 대한 몇가지 성질입니다. 즉, 교환법칙과 분배법칙 모두 성립한다는 것입니다.

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벡터 – 외적(Cross Product)

두개의 벡터에 대한 외적은 또 하나의 새로운 벡터를 정의합니다. 두개의 벡터가 이루는 하나의 평면에 대해 수직인 벡터가 바로 외적에 의해 만들어지는 새로운 벡터입니다. 외적은 두 벡터가 이루는 각을 구하는 것이라든지, 광원에 대한 계산, 즉 빛의 방향을 구하는 계산 등에 응용됩니다.

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아래의 공식은 두개의 벡터 v1, v2에 대한 외적 v를 구하기 위해 필요한 과정을 보여주고 있습니다. 외적 연산의 기호는 ‘ X ‘를 일반적으로 많이 사용합니다.

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벡터 v1과 v2의 시작점을 원점이라고 할때, 벡터v1과 v2가 이루는 평면이 X축과 Z축이 구성하는 평면인 XZ라고 하면 외적에 의한 벡터는 v1에서 v2가 반시계방향이면 Y축 방향으로 위를 향하고 시계방향이면 Y축 방향으로 아래를 향합니다. 두 벡터의 외적에 대한 일반적인 성질은 아래와 같습니다. 내적과는 다르게 외적은 교환법칙이 성립하지 않습니다. 아래의 식에서 k는 스칼라값입니다.

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벡터v1과 v2가 이루는 사인각으로도 외적을 표시할 수 있으며, 다음과 같습니다.

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위의 식에서 a가 두벡터 사이의 각도 입니다. 위 공식에서 보듯, 외적도 내적과 마찬가지로 두 벡터가 이루는 각을 구하는데 사용할 수 있습니다.