一、点积(又称“数量积”、“内积”)


1、理论知识


   向量的点积,也叫向量的内积、数量积,对两个向量执行点乘运算,就是对这两个向量对应位一一相乘之后求和的操作,点乘的结果是一个标量。在数学中,点积的定义为a·b=|a|·|b|cos<a,b> 【注:粗体小写字母表示向量,<a,b>表示向量a,b的夹角,取值范围为[0,π]】。从定义上,我们知道向量的点积得到的是一个数值。而不是向量(这点大家要注意了!要与叉积进行区别)。另外点积中的夹角<a,b>没有顺序可言,即<a,b>=<b,a>(或a·b=b·a)。所以我们可以通过点积得到两个向量之间的夹角。<a,b>= arccos(a·b / (|a|·|b|))。并且通过点积的正负值,我们可以判断两个向量的方向关系。如果为正,即>0,他们夹角为(0,π/2)。如果为负,夹角为(π/2,π)。

a·b>0    方向基本相同,夹角在0°到90°之间
a·b=0    正交,相互垂直  
a·b<0    方向基本相反,夹角在90°到180°之间 

2、Unity3D中应用



   在Unity中,点积表示为Vector3.Dot(Vector3,Vector3):float——参数为2个向量,返回值为浮点型。

using UnityEngine;  
using System.Collections;  
   
public class Vector3_Dot : MonoBehaviour {  
       
    //向量a  
    Vector3 a;  
    //向量b  
    Vector3 b;  
       
    void Start()  
    {  
        //向量的初始化  
        a = new Vector3(3, 0, 0);//x轴方向,长度为3  
        b = new Vector3(Mathf.Sqrt(2), Mathf.Sqrt(2), 0);//(根号2,根号2,0)  
    }  
   
    void OnGUI()  
    {  
        //点积的返回值  
        float c=Vector3.Dot(a,b);  
        //向量a,b的夹角,得到的值为弧度,我们将其转换为角度,便于查看!  
        float angle=Mathf.Acos( Vector3.Dot(a.normalized,b.normalized))*Mathf.Rad2Deg;  
        GUILayout.Label("向量a,b的点积为:" + c);  
        GUILayout.Label("向量a,b的夹角为:" + angle);  
    }  
       
}

a.normalized表示该方向的单位向量,即方向与向量a相同,长度为1的向量。Mathf.Acos()即数学中的arccos()函数。Mathf.Rad2Deg表示将弧度转化为角度。

结果如下图:


unity 向量归一化 unity向量点乘_unity3d

二、叉积(又称“向量积”、“外积”)


1、理论知识


   数学上的定义:c=axb【注:粗体小写字母表示向量】其中a,b,c均为向量。即两个向量的叉积得到的还是向量!

   性质1:c⊥a,c⊥b,即向量c垂直与向量a,b所在的平面。

   性质2:模长|c|=|a||b|sin<a,b>

   性质3:满足右手法则。从这点我们有axb ≠ bxa,而axb = - bxa。所以我们可以使用叉积的正负值来判断向量a,b的相对位置,即向量b是处于向量a的顺时针方向还是逆时针方向。


2、Unity中应用



   在Unity中,叉积表示为Vector3.Cross(Vector3,Vector3):Vector3——参数为2个向量,返回值也为向量。

using UnityEngine;  
using System.Collections;  
   
public class Vector3_Cross : MonoBehaviour {  
   
    //向量a  
    Vector3 a;  
    //向量b  
    Vector3 b;  
   
    void Start()  
    {  
        //向量的初始化  
        a = new Vector3(3, 0, 0);//x轴方向,长度为3  
        b = new Vector3(0, 4, 0);//y轴方向,长度为4  
    }  
   
    void OnGUI()  
    {  
        //叉积的返回值  
        Vector3 c = Vector3.Cross(a, b);  
        Vector3 d = Vector3.Cross(b, a);  
        //向量a,b的夹角,得到的值为弧度,我们将其转换为角度,便于查看!  
        float angle = Mathf.Asin(Vector3.Distance(Vector3.zero, Vector3.Cross(a.normalized, b.normalized))) * Mathf.Rad2Deg;  
        GUILayout.Label("向量axb为:" + c);  
        GUILayout.Label("向量bxa为:" + d);  
        GUILayout.Label("向量a,b的夹角为:" + angle);  
    }  
}



Vector3.Distance()用于计算2个Vector3的距离,在这里我们可以得到叉积向量的模长。

结果如下图:


unity 向量归一化 unity向量点乘_点积_02