Producto escalar triple

Sean A = (Ax, Ay, Az), B = (Bx, By, Bz) y C = (Cx, Cy, Cz) la operación entre estos tres vectores que combina el producto escalar con el producto vectorial, se le denomina producto escalar triple o producto mixto.

El producto mixto se denota como [A, B, C] y está definido como:

[A, B, C] = A · (B × C)

Por otra parte, el producto escalar triple es igual al determinante que tiene por filas las coordenadas de los tres vectores (tridimensionales):

Producto mixto

El resultado de un producto mixto siempre es una cantidad escalar.

Definición




producto mixtoEl producto escalar triple es útil cuando se desea definir multiplicaciones entre tres vectores A = (Ax, Ay, Az), B = (Bx, By, Bz) y C = (Cx, Cy, Cz). El producto mixto se denota como [A, B, C] y está definido como:

[A, B, C] = A · (B × C)

El resultado siempre es una cantidad escalar.

Ahora, como A, B y C son vectores tridimensionales, entonces, |A · (B × C)| es igual al volumen del paralelepípedo definido por A, B y C.

Propiedades

A, B y C vectores de R3, entonces:

  1. El producto mixto de los vectores A, B y C es cíclico, es decir, no varía si se permutan circularmente sus factores, pero cambia de signo si estos se transponen:
  • A  · (B × C) = B · (C × A) = C · (A × B)
  • [A, B, C] = – [B, A, C] = – [A, C, B] = [C, B, A]
  1. En caso que el producto mixto de los vectores A, B y C sea cero (o nulo), los tres vectores son coplanares.

¿Cómo determinar el producto mixto?

Sean  A = (Ax, Ay, Az), B = (Bx, By, Bz) y C = (Cx, Cy, Cz):

  • Determinamos el producto vectorial entre y B y C

  • Determinamos A (B × C), al multiplicar los componentes de A con los de B × C

Por lo tanto:

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Ejercicios

  1. Calcular el producto mixto de los vectores A = (0, 1, 1), B = (0, 1, 0) y C = (2, 0, 1).

De la fórmula del producto mixto tenemos:

Por lo tanto:

 = 0 – 0 + (0 – 2) = – 2

  1. Hallar el volumen del paralelepípedo que determinan los vectores A = (1, 2, 3), B = (-3, 1, 4) y C = (1, 2, 1).

Sabemos que:

Volumen del paralelepípedo = |A · (B × C)|

Por lo tanto:

=|(1 – 8)(1) – ( – 3 – 4)(2) + ( – 6 – 1)(3)| = | – 7 + 14 – 21| = | – 14| = 14

  1. Determinar el valor de para que los vectores A = (0, 1, 1), B = (a, 3, 0) y C = (a, a, 1) sean coplanares.

Para que ambos vectores sean coplanares el producto mixto  debe ser cero, es decir:

A · (B × C) = 0

Por lo tanto:

0 – a + (a2 – 3a)(1) = 0

a2 – 4a = 0

a (a – 4) = 0

Por lo tanto:

a1 = 0  y  a2 = 4