二重向量
二重向量
在几何中,以一般化的观点来说,标量是零维的几何量,向量是一维的有向几何量,依此类推,我们可以有二维的有向几何量。几何代数中的外代数(exterior algebra)采用了这个一般化的观点定义了二重向量(bivector)。一个二重向量亦即二维的有向几何量,它是一个有向面积。
简介
二重向量是使用外积(exterior product)来产生的:令a与b为向量,它们的外积即为一个二重向量,代表由a与b围成的平行四边形面积,其方向为a到b的时针方向。所以,外积是反对称的,的方向恰与相反。另外,是一个“零二重向量”。
有时候,三维的二重向量被拿来当作一种伪向量。
历史
德国数学家赫尔曼·格拉斯曼于1844年的《线性外代数》论文中,将二重向量以二向量外积的方式介绍出来。同时期,爱尔兰数学家哈密顿于1843年发表了四元数。1888年,英国数学家克利福德结合二者并发表了克利福德代数,二重向量才被完整的了解。
赫尔曼·格拉斯曼
赫尔曼·京特·格拉斯曼(Hermann Günther Graßmann,1809年4月15日-1877年9月26日),出生于什切青,是一个德国博学者,在他生活的时代以语言学家身份闻名,以数学家身份而著称。他也是一位物理学家,新人道主义者,博学的学者,和出版家。
克利福德代数
克利福德代数(Clifford algebra),又称几何代数(Geometric algebra),是综合了内积和外积两种运算,在几何和物理中在很多应用的一门数学学科。克利福德代数是复数、四元数和外代数的推广。
外代数
外代数(英语:Exterior algebra)也称为赫尔曼·格拉斯曼代数(Grassmann algebra),以纪念赫尔曼·格拉斯曼。
数学上,给定向量空间V的外代数,是特定有单位的结合代数,其包含了V为其中一个子空间。它记为 Λ(V) 或 Λ(V)而它的乘法,称为楔积或外积,记为∧。楔积是结合的和双线性的;其基本性质是它在V上交错的,也就是:
,对于所有向量,这表示,对于所有向量,以及,当 线性相关时。
注意这三个性质只对V中向量成立,不是对代数Λ(V)中所有向量成立。外代数事实上是“最一般的”满足这些属性的代数。这意味着所有在外代数中成立的方程只从上述属性就可以得出。
形式为的元素,其中在V中,称为k-向量。所有k-向量生成的Λ(V)的子空间称为V的k-阶外幂,记为Λ(V)。外代数可以写作每个k阶幂的直和:
该外积有一个重要性质,就是k-向量和l-向量的积是一个k+l-向量。这样外代数成为一个分次代数,其中分级由k给出。这些k-向量有几何上的解释:2-向量代表以u和v为边的带方向的平行四边形,而3-向量代表带方向的平行六面体,其边为u,v, 和w。
外幂的主要应用在于微分几何,其中他们用来定义微分形式。因而,微分形式有一个自然的楔积。所有这些概念由赫尔曼·格拉斯曼提出。
伪矢量
伪矢量(英语:Pseudovector),指的是在瑕旋转下,除了随之反射外,还会再上下翻转的矢量(因为右手定则的关系)。矢量(极矢量)和伪矢量(轴矢量)都是广义上的矢量,在一般旋转下的特性相同。但更严格地说,矢量还要求在瑕旋转下,除了空间反衍外,不会再改变方向。在三维空间中,伪矢量p可以表示为二个极矢量a和b的外积:以此方式计算的p是伪矢量,其中一个例子是有向平面的法矢量。有向平面可以用二个不平行的矢量a和b来定义。矢量垂直此平面(和平面垂直的矢量有二个,其方向恰好相反,可以用右手定则决定是哪一个),为一伪矢量。许多物理量是伪矢量,例如磁感应强度、角速度等。在数学上,伪矢量是三维的二重矢量,可以由此推得伪矢量的转换规则。n维几何代数的伪矢量是维代数的元素,可以表示为ΛR。可以由伪矢量引申出伪标量及伪张量,在瑕旋转下会比标量及张量多出一个负号。
参考资料

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目录
概述
简介
历史
赫尔曼·格拉斯曼
克利福德代数
外代数
伪矢量
参考资料