Produto escalar

Em álgebra linear, o produto escalar é uma função binária definida entre dois vetores que fornece um número real (também chamado "escalar") como resultado. É o produto interno padrão do espaço euclidiano.

Algebricamente, o produto escalar de dois vetores é formado pela multiplicação de seus componentes correspondentes e pela soma dos produtos resultantes. Geometricamente, é o produto das magnitudes euclidianas dos dois vetores e o cosseno do ângulo entre eles.

O produto vetorial, que é outra operação possível de ser definir para vetores fornece, por outro lado, um novo vetor.

Definição

Geométrica

Produto escalar de vetores. Percebe-se que ||A||•cos(θ) é a projeção escalar de A em B.

O produto escalar de dois vetores A e B, que se representa por ou ainda por um traço vertical | é o resultado do produto do comprimento (também chamado de norma ou módulo) de B pela projeção escalar de A em B.

Onde θ é o ângulo formado pelos vetores e ||A|| e ||B|| são seus comprimentos.

Essa expressão somente contém uma definição do comprimento de um vetor como a raiz quadrada do seu produto escalar, mas não fornece meios de se calcular o comprimento do vetor.

Entretanto, essa expressão permite o cálculo do ângulo θ entre os vetores:

Note que não é necessário mencionar nenhum sistema de coordenadas para se obter o valor do produto escalar. A formula acima é válida independente do sistema de coordenadas.

Fisicamente, se A fosse uma força, o produto escalar mediria o quanto da força A estaria sendo aplicada na direção de B. Isto só é válido, entretanto, se o vetor B for unitário. Do contrário, a magnitude da projeção de A em B ("o quanto da força A está aplicado na direção de B") deve ser obtida por A · (B / |B|), visto que B / |B| representa o vetor unitário na direção de B.

Algébrica

Em um sistema de coordenadas ortonormal de n dimensões, onde escrevemos os vetores A e B em termos de componentes como

e

o produto escalar entre A e B é:

Note que a interpretação do produto escalar como a projeção do vetor na direção de outro, neste caso, está longe de ser óbvia. No entanto a expressão acima nos fornece uma forma de obter o comprimento de um vetor qualquer em termos de suas componentes:

Projeção escalar

A projeção escalar de um vetor a em direção a um vetor b é dada por:

,

onde é o ângulo entre a e b.

Em termos da definição geométrica do produto escalar, este pode ser reescrito como

,

onde é o vetor unitário na direção de b.

O produto escalar é, portanto, caracterizado geometricamente por

.

Propriedades

Sejam A e B dois vetores com "n" linhas e 1 coluna, ou seja, de dimensões iguais. O produto escalar de vetores tem as seguintes propriedades:

Referências

  1. ↑ Weisstein, Eric W. «Dot Product». mathworld.wolfram.com. Wolfram Research, Inc. Cópia arquivada em 12 de maio de 2026
  2. ↑ «Dot Product». mathreference.com. Cópia arquivada em 26 de abril de 2026
  3. ↑ Anton, Howard (2014). Cálculo - Volume II. Porto Alegre: Bookman. p. 785
  4. ↑ «Wolfram Demonstrations Project». demonstrations.wolfram.com. Cópia arquivada em 17 de novembro de 2025
  5. 1 2 3 4 5 Callioli, Carlos A.; Hygino H. Domingues Roberto C. F. Costa (1990). Álgebra Linear e Aplicações 6 ed. São Paulo: Atual. p. 158–163. ISBN 9788570562975
  6. ↑ Golub, Gene H.; Charles F. Van Loan (1996). Matrix Computations (em inglês) 3 ed. Baltimore and London: Johns Hopkins University Press. p. 4. ISBN 080185413X
  7. ↑ Weisstein, Eric W. «Dot product». MathWorld--A Wolfram Web Resource. Cópia arquivada em 12 de maio de 2026