Kreuzprodukt Rechner: A×B, Parallelogrammfläche, Volumen
Berechne das 3D Kreuzprodukt A × B mit Betrag |A||B|sin(θ), Parallelogrammfläche und Parallelepiped-Volumen über Spatprodukt. Vier nützliche Rechenmodi.
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Haftungsausschluss: Diese Berechnung ist rein indikativ. Für wichtige Entscheidungen konsultieren Sie einen Fachmann.
Das Kreuzprodukt
Das Kreuzprodukt (oder Vektorprodukt) zweier Vektoren A und B in ℝ³ ist ein dritter Vektor A × B, der senkrecht zu beiden A und B steht, mit Richtung nach der Rechte-Hand-Regel und Betrag |A × B| = |A| · |B| · sin(θ), wobei θ der Winkel zwischen A und B ist. Im Gegensatz zum Skalarprodukt (Zahl) liefert das Kreuzprodukt einen Vektor. Nur in 3D definiert (und Sonderfall in 7D); Verallgemeinerungen benötigen das äußere Produkt (Dachprodukt).
Komponentenformel
Für A = (a_x, a_y, a_z) und B = (b_x, b_y, b_z): A × B = (a_y·b_z − a_z·b_y, a_z·b_x − a_x·b_z, a_x·b_y − a_y·b_x). Merkregel: formale 3×3-Determinante mit Basis ijk in der ersten Zeile. Beispiel: A = (1, 2, 3), B = (4, 5, 6) → A × B = (2·6 − 3·5, 3·4 − 1·6, 1·5 − 2·4) = (−3, 6, −3). Prüfung: senkrecht zu A und B (Skalarprodukt = 0). ✓
Geometrische Deutung
Der Betrag des Kreuzprodukts entspricht der Parallelogrammfläche, die von den beiden Vektoren aufgespannt wird: |A × B| = |A|·|B|·sin(θ). Parallele Vektoren (θ = 0° oder 180°) haben Kreuzprodukt null (Fläche null). Orthogonale Vektoren (θ = 90°) liefern den maximalen Betrag |A|·|B|. Die Richtung steht senkrecht auf der (A, B)-Ebene, die Orientierung folgt der Rechte-Hand-Regel: Zeigefinger entlang A, Mittelfinger entlang B, Daumen zeigt entlang A × B.
Algebraische Eigenschaften
- Antikommutativ: A × B = −B × A (Reihenfolge tauschen → Richtung umkehren).
- Distributiv: A × (B + C) = A × B + A × C.
- Nicht assoziativ: (A × B) × C ≠ A × (B × C) im Allgemeinen.
- Jacobi-Identität: A × (B × C) + B × (C × A) + C × (A × B) = 0.
- BAC-CAB-Regel: A × (B × C) = B(A·C) − C(A·B).
- A × A = 0 für jedes A.
Spatprodukt und Volumen
Das Spatprodukt (oder dreifaches Skalarprodukt) A · (B × C) ist ein Skalar, der gleich der Determinante der 3×3-Matrix mit A, B, C als Zeilen ist. Sein Absolutwert ist das Volumen des Parallelepipeds, das die drei Vektoren aufspannen: V = |A · (B × C)|. Ist das Spatprodukt null, sind die drei Vektoren komplanar (linear abhängig). Das Vorzeichen zeigt die Orientierung (rechtshändig bei positiv). Zyklisch: A·(B×C) = B·(C×A) = C·(A×B).
Physikalische Anwendungen
Das Kreuzprodukt beschreibt viele physikalische Größen mit senkrechter Richtung: Drehimpuls L = r × p; Drehmoment τ = r × F; Lorentzkraft F = q·v × B (geladenes Teilchen im Magnetfeld); Poynting-Vektor S = E × H (EM-Energiefluss); Drehgeschwindigkeit v = ω × r; Corioliskraft a_C = −2·ω × v. Die Rechte-Hand-Regel ist allgegenwärtig im Elektromagnetismus und in der Rotationsmechanik.
Grafik und Ingenieurwesen
In der 3D-Computergrafik: Berechnung von Oberflächennormalen (N = (V₂−V₁) × (V₃−V₁) für ein Dreieck), Grundlage für Beleuchtung und Backface-Culling; Aufbau lokaler Koordinatensysteme (Tangente-Bitangente-Normale für Normal-Mapping). In der Robotik: Berechnung von Gelenken artikulierter Roboter (inverse Kinematik). In der Navigation: Normalen zu Orbitalebenen. In CAD: Flächen von Polygon-Flächen, Tetraedervolumen (ein Sechstel des Spatprodukts).
2D- und 7D-Varianten
In 2D reduziert sich das Kreuzprodukt auf einen Skalar, der die z-Komponente des 3D-Vektors darstellt, wenn die 2D-Vektoren in die xy-Ebene eingebettet sind: A × B = a_x·b_y − a_y·b_x. Nützlich für Dreiecksflächen, Polygon-Orientierung und Links-Rechts-Tests. In 7D existiert ein weiteres Vektorprodukt über Oktonionen. In anderen Dimensionen als 3 und 7 gibt es kein bilineares Kreuzprodukt; stattdessen das äußere Produkt, das einen Bivektor liefert.
Bedienung
Vier Modi: Kreuzprodukt (A, B 3D → A×B, |A×B|, Winkel, Parallelogrammfläche); Spatprodukt (A, B, C → A·(B×C), Parallelepiped-Volumen); Parallelogrammfläche (A, B → Fläche, Diagonalen); Tetraedervolumen (A, B, C → V = |A·(B×C)|/6). Vektoren als kommagetrennte Listen mit 3 Komponenten eingeben. Der Rechner markiert parallele Vektoren (Kreuzprodukt null) oder komplanare Vektoren (Spatprodukt null).
Aktualisiert im Juli 2026
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