「2次元の内積の幾何学的な性質」の版間の差分

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紹介した定理を符号を注意して当てはめると、内積は
 
紹介した定理を符号を注意して当てはめると、内積は
  
<math>
+
{eqn|<math>
 
{\boldsymbol a}\cdot {\boldsymbol b} = r_a r_b\cos(\beta-\alpha)
 
{\boldsymbol a}\cdot {\boldsymbol b} = r_a r_b\cos(\beta-\alpha)
\tag{3}
+
</math>{3}}
</math>
+
  
 
という単純かつ美しい式に変身します。式中に現れる <math>\beta-\alpha</math> はベクトル <math>\boldsymbol a</math> と <math>\boldsymbol b</math> がなす角度です。
 
という単純かつ美しい式に変身します。式中に現れる <math>\beta-\alpha</math> はベクトル <math>\boldsymbol a</math> と <math>\boldsymbol b</math> がなす角度です。

2014年12月28日 (日) 18:01時点における版

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2次元の内積の定義は簡単です。{\boldsymbol a}=(a_1. a_2) {\boldsymbol b}=(b_1. b_2) とすると内積は


	{\boldsymbol a}\cdot {\boldsymbol b}=a_1b_1+a_2b_2
( 1 )


この単純な定義からは信じられないことですが、内積には非常に美しい幾何学的な性質があります。

2次元の内積の幾何学的性質.png

ベクトル \boldsymbol a\boldsymbol b を図のようにベクトルの長さと偏角 r_a, \alphar_b, \beta で、表すと、 それぞれのベクトルの xy 成分は {\boldsymbol a} = (r_a\cos\alpha, r_a\sin\alpha){\boldsymbol b} = 
(r_b\cos\beta, r_b\sin\beta) となります。従って内積は


	{\boldsymbol a}\cdot {\boldsymbol b}=
	r_a\cos\alpha \cdot r_b\cos\beta+r_a\sin\alpha \cdot r_b\sin\beta=
	r_a r_b(\cos\alpha\cos\beta+\sin\alpha\sin\beta)
( 2 )


となります。どこかで見た形ですよね? そう、角度の加法定理です。角度の加法定理で 紹介した定理を符号を注意して当てはめると、内積は

{eqn|構文解析に失敗 (字句解析エラー): {\boldsymbol a}\cdot {\boldsymbol b} = r_a r_b\cos(\beta-\alpha) {3}}

という単純かつ美しい式に変身します。式中に現れる \beta-\alpha はベクトル \boldsymbol a\boldsymbol b がなす角度です。 つまり、内積はベクトル \boldsymbol a\boldsymbol b が同じ向きの時 r_a r_b となり、正のもっとも大きな値になります。 \boldsymbol a\boldsymbol b が垂直の時 0 になります。


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