ベクトルの右手系

ベクトルの右手系

数学迷い人 さんの書込 (2009/04/30(Thu) 10:07)

ベクトルa=(3,-1,-2),ベクトルb=(2,-3,1)とします.

ベクトルa,bに垂直な単位ベクトルnで,{a,b,n}が右手系になるものを求めよ.

ということですが,どういうことですか?

右手系に関しての定義はわかったのですが,問題になると,どう手を着ければいいのかわかりません.この例題の解き方手順を教えてください.

Re: ベクトルの右手系

toorisugari no Hiro さんのレス (2009/04/30(Thu) 10:19)

瞬間的な計算方法もありますが,それをいきなり教えてもあなたのためにならないので,違う方法で誘導します.

求めるベクトル \bm{n} に平行なベクトルを \bm{n}'=(1,x,y) とおきます.

  1. 「ベクトル \bm{n}' はベクトル \bm{a} に垂直」を式にしてください.
  2. 「ベクトル \bm{n}' はベクトル \bm{b} に垂直」を式にしてください.
  3. 連立方程式を解いて, x,y を求めてください.
  4. \bm{n} は単位ベクトルであることから, \bm{n}=\lambda\bm{n}' となる \lambda を求めてください.ただし,2通りあります.
  5. \{\bm{a},\bm{b},\bm{n}\} が右手系になるように \lambda を一意に決定して, \bm{n} をもとめてください.

ま,(5)はきびしいから(4)まではできて欲しいです.

Re: ベクトルの右手系

数学迷い人 さんのレス (2009/04/30(Thu) 11:12)

最初に,(1,x,y)と置いていますが,(x,y,1)とおいたりしても良いのでしょうか?

n’=(1,1,1)となりました.

そして,λ=±(√3)/3となりました.

?の決め方がよく理解できないです. n=±(√3)/3,(√3)/3,(√3)/3)まではわかりました.

Re: ベクトルの右手系

数学迷い人 さんのレス (2009/04/30(Thu) 13:09)

それとすいませんが,次の問題で,

ベクトルo,a,bを含む平面上にu=(1,2,1)を正射影したベクトルを求めよとのことですが,,,,.

ベクトル上への正射影なら,cosを使って計算できたのですが,この場合それは使えないですよね?ヒントを頂けないでしょうか?

Re: ベクトルの右手系

toorisugari no Hiro さんのレス (2009/04/30(Thu) 13:27)

> 最初に,(1,x,y)と置いていますが,(x,y,1)とおいたりしても良いのでしょうか?

(1,x,y)で解が存在しない場合は(x,y,1)あるいは(x,y,z)とおきます.

右手系を判断するのは,外積が必要です.それだったら,次のステップにいきましょう.

\bm{a}\times\bm{b} および \bm{a}\times\bm{b}/\|\bm{a}\times\bm{b}\| を求めてください.

> ヒントを頂けないでしょうか?

平面に垂直なベクトルは分かりますか?

Re: ベクトルの右手系

数学迷い人 さんのレス (2009/04/30(Thu) 13:43)

a×b/|a×b|=1/√3(-1,-1,-1)となりました. これが,求めるnベクトルということですか?もう少し理由をお願いいたします.

内積が0と,法線ベクトルという言葉くらいしか思いつきません.

Re: ベクトルの右手系

mNeji さんのレス (2009/04/30(Thu) 15:33)

横から失礼します.

>a×b/|a×b|=1/√3(-1,-1,-1)となりました. >これが,求めるnベクトルということですか?もう少し理由をお願いいたします.

三つのベクトルをxyz座標に作図して,それぞれの相対関係を掴めませんか?

Re: ベクトルの右手系

toorisugari no Hiro さんのレス (2009/04/30(Thu) 19:47)

> もう少し理由をお願いいたします.

\bm{a}=(a_x,a_y,a_z),~\bm{b}=(b_x,b_y,b_z) として, \bm{c}=\bm{a}\times\bm{b} の成分を計算してください.

そして, \bm{c}\cdot\bm{a} , \bm{c}\cdot\bm{b} を計算し,そこから何が言えるかを考えてください.

ヒントが

> ベクトルo,a,bを含む平面上にu=(1,2,1)を正射影したベクトルを求めよとのことですが,,,,.

についてのことなら絵を描いて考えてみてください.

Re: ベクトルの右手系

数学迷い人 さんのレス (2009/05/01(Fri) 09:58)

もちろん図を描いてみました.けれども,,,. xy,yz,zx面でそれぞれ考えるのでしょうか?

Re: ベクトルの右手系

mNeji さんのレス (2009/05/01(Fri) 13:17)

>もちろん図を描いてみました.けれども,,,.

今後も困ったら,絵を書くといいと思います.段々と慣れますから.

>xy,yz,zx面でそれぞれ考えるのでしょうか?

でも,そこまで細かくは判らないですね.高校生の時に,右ネジの法則とかいって,右手で直交座標を作ったと思います.この調子でいえば, \vec a を中指の向き, \vec b を親指の向きとした時に, \vec a \times \vec b が人差し指の向きになるかどうかを調べてみたら?

Re: ベクトルの右手系

数学迷い人 さんのレス (2009/05/11(Mon) 10:53)

遅れましたが,解決いたしました. ありがとうございました.