Der Beweis von 1 ist einfach - dazu brauchen wir nur diese Skizze zu betrachten:Beweis von 2:
Wird b durch rb ersetzt, so ändert sich der Flächeninhalt des Parallelogramms um den Faktor |
r
|. Weiters ist r
b parallel zu b, daher ändert sich die Richtung des Vektorprodukts nicht. Ist r negativ, so sorgt die Rechtsschraubenregel für das richtige Vorzeichen, womit 1 bewiesen ist.
Um 2 zu beweisen, verwenden wir eine sehr wirkungsvolle Argumentationsmethode: Sind die Vektoren a, b und c gegeben, so können wir unser dreidimensionales Koordinatensystem so in den Raum legen, dass es an die Problemstellung angepasst ist (und die nun notwendige Berechnung möglichst einfach wird):
Wir legen die z-Achse so, dass sie in Richtung des Vektors a weist.
Ein solches Koordinatensystem kann ebenso gut für Berechnungen verwendet werden wie jedes andere. In ihm hat der Vektor a die Komponenten
a = (0, 0, | a
|).
Die beiden anderen Vektoren können beliebige Komponenten haben:
b = (b1, b2, b3)
c = (c1, c2, c3).
Als nächstes bemerken wir, dass das Vektorprodukt aÙ
b nicht von der z-Komponente b3 von b abhängt. Der Grund dafür ist einfach: Ändern wir b3, so ändert sich weder der Flächeninhalt des von a und b aufgespannten Parallelogramms,
![]()
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Eine Änderung von b3 hat keinen Einfluss auf die Fläche des Parallelogramms.
noch die auf a und b normal stehende Richtung. Auch die Rechtsschraubenregel ist immer erfüllt, so dass für den vereinfachten Vektor
b' = (b1, b2, 0)
die Beziehung
aÙ
b = a
Ù
b'
gilt. Der neue Vektor b' ist nichts anderes als die Projektion von b auf die xy-Ebene. Nun können wir die Komponenten von aÙ
b berechnen: Da das von a und b' aufgespante Parallelogramm ein Recheck mit Seitenlängen
| unda
|
| ist, ist der Betrag von ab'
|
Ù
b gleich
| . Weiters liegt aa
| |
b'
|
Ù
b in der xy-Ebene und steht normal auf b'. Aus der Rechtschraubenregel folgt, dass die Richtung von a
Ù
b aus jener von b' durch eine Drehung (in der xy-Ebene) um 90° im Gegenuhrzeigersinn hervorgeht. Wenden wir diese Drehung auf
(b1, b2, 0) an (vergleiche Formel (14) weiter oben in diesem Kapitel), erhalten wir(-b2, b1, 0) . Der Betrag dieses Vektors ist| . Muliplizieren wir ihn mit dem noch fehlenden Faktorb'
|
| , so erhalten wira
|
a Ù
b = (-|
a
| b2, |
a
| b1, 0).
In völlig analoger Weise ergibt sich
a Ù
c = (-|
a
| c2, |
a
| c1, 0)
und
a Ù
(b + c) = (-|
a
| (b2 + c2), |
a
| (b1 + c1), 0),
woraus unmittelbar
a Ù
(b + c) = a
Ù
b + a
Ù
c
folgt. Damit ist auch 2 bewiesen.