• 回复: 求教三斜晶胞的体积求法

  • # 6

    Cosmology Thu, 26 Aug 2010 03:07:41 +0000

    关于行列式怎么求,请看
    http://www.math.umn.edu/~nykamp/m2374/readings/matrixdet/
    再说一些什么是度量矩阵: n 维欧氏空间中取n 个(线性无关的)向量,把每个向量的坐标都写成列向量的形式,然后合并在一起,就是一个n*n 的矩阵 A。 A 称为坐标变换矩阵,A 的行列式就是这n 个向量张成的体积。
    有时,A 本身并不知道,比如三斜晶胞那三个向量,只知道向量的长度和相互夹角,不容易直接写出向量的坐标,所以也不容易写出A. 这时可以稍微变通一下。定义A 的转置矩阵是A^T, 那么度量矩阵G=A^T*A. 很显然,G 的第i 行第j 列是第i 个向量与第j 个向量的内积,所以对于三斜晶胞,可以不用思考,直接写出G. G 的行列式是A 的行列式的平方,所以对G的行列式开根号就得到了体积。
    如果不熟悉这些工具,可以先取 n=2, 用平面上两个向量做例子,很容易就理解了。

  • # 7

    lq1280 Thu, 26 Aug 2010 12:25:43 +0000

    对G的行列式开根号就得到了体积。
    是什么意思?

  • # 8

    lq1280 Thu, 26 Aug 2010 12:28:16 +0000

    膜拜6L,完全看不懂。。。

  • # 9

    Cosmology Thu, 26 Aug 2010 14:14:18 +0000

    打个比方,最简单的,比如平面上两个向量v1,v2, 长度分别是1,2,夹角是a,请问v1,v2 张成的平行四边形面积是多少?这个当然可以立刻报出答案,但我们用上面的行列式法来算。
    此时,<v1,v1>=1, <v1,v2>=2 cos(a), <v2,v2>=4, <,> 表示内积,所以此时G 就是2×2 矩阵

    [attachment=8688]
    G 的行列式是4-4 cos(a)^2=4 sin(a)^2. 开根号是2 sin(a), 这个结果就是平行四边形的面积。
    2维时用行列式算当然是没有必要,但3维时这样算已经远比直接的向量分析快,3维以上时行列式算体积几乎是唯一的办法。

  • # 10

    广林居士 Sat, 28 Aug 2010 09:54:56 +0000

    宇宙学真是强人啊……线代只考70分的人羞愧爬走……
    学习了,受教了……