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输入计算

处理二维向量时,请将 z 分量留空或填 0。

数学公式

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结果

向量夹角
90°
1.570796 radians
Dot product (a·b) 0
模长 |a| 1
模长 |b| 1
cos θ 0

什么是两向量夹角计算器?

这款工具可以根据二维或三维空间中两个向量的分量,计算它们之间的夹角。其原理基于点积(数量积)公式,这是向量代数中最基本的恒等式之一。无论你身处物理学、计算机图形学、机器学习还是工程领域,求两个方向之间的夹角都是一项常见且必不可少的任务。

共享同一原点的两个向量,其间标出了角度 theta
角度 \(\theta\) 是在从同一原点引出的两个向量之间测量的。

如何使用

分别输入向量 A 和向量 B 的 x、y、z 分量。如果是二维问题,只需将 z 分量留空或填 0 即可。计算器会同时给出以度和弧度表示的夹角,并展示点积、两个向量的模长,以及夹角的余弦值,方便你逐步核对计算过程。

公式详解

夹角 \(\theta\) 满足下式:

$$\theta = \arccos\left( \dfrac{\vec{a} \cdot \vec{b}}{\lVert \vec{a} \rVert \, \lVert \vec{b} \rVert} \right)$$

其中,点积为 \(\vec{a} \cdot \vec{b} = a_x b_x + a_y b_y + a_z b_z\),每个向量的模长则是各分量平方和的算术平方根,例如 \(\lVert \vec{a} \rVert = \sqrt{a_x^2 + a_y^2 + a_z^2}\)。将点积除以两个模长的乘积即得 \(\cos\theta\),再取反余弦(\(\arccos\))便得到夹角。该夹角始终介于 0° 与 180° 之间。

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向量 a 在向量 b 上的点积投影,展示余弦关系
点积与一个向量在另一个向量上的投影有关,得出 \(\cos\theta\)。

实例演算

设 \(\vec{a} = (1, 0, 0)\),\(\vec{b} = (1, 1, 0)\)。点积为 \(1\cdot 1 + 0\cdot 1 + 0\cdot 0 = 1\)。两向量的模长分别为 \(\lVert \vec{a} \rVert = 1\),\(\lVert \vec{b} \rVert = \sqrt{2} \approx 1.4142\)。于是 \(\cos\theta = 1 / (1 \times 1.4142) \approx 0.7071\),从而 \(\theta = \arccos(0.7071) = 45°\)。

常见问题

能处理二维向量吗? 可以——只需将 z 分量保持为 0,公式就会自动退化为平面情形。

如果某个向量是零向量怎么办? 零向量的夹角没有定义,因此为避免除以零,计算器会返回 0。

为什么结果总在 0° 到 180° 之间? 因为反余弦函数的取值范围正是这一区间,它表示两个向量之间不区分方向的最小夹角。

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