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articles:vector [2021/06/14 11:12] – [ベクトルとは] Takashi Suehiroarticles:vector [2022/03/04 08:49] (現在) – [プログラムと練習問題] Takashi Suehiro
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 $$ \boldsymbol{v} = \left( \begin{array}{c} v_x \\ v_y \\ v_z \end{array} \right) \tag{1} $$ $$ \boldsymbol{v} = \left( \begin{array}{c} v_x \\ v_y \\ v_z \end{array} \right) \tag{1} $$
  
-この3つ組の数値は図1に示されているような[[articles:frame|三次元直交座標系]]((この場合原点の位置はあまり重要ではない))へのx,y,z各軸方向の単位ベクトル$ \boldsymbol{x}, \boldsymbol{y}, \boldsymbol{z} $への射影の大きさとなっている.+この3つ組の数値は図1に示されているような[[articles:frame|三次元直交座標系]]((この場合原点はどこでろうと関係ない))へのx,y,z各軸方向の単位ベクトル$ \boldsymbol{x}, \boldsymbol{y}, \boldsymbol{z} $への射影の大きさとなっている.
 すなわち すなわち
 $$ \boldsymbol{v} = v_x \boldsymbol{x} + v_y \boldsymbol{y} + v_z \boldsymbol{z} \tag{2} $$ $$ \boldsymbol{v} = v_x \boldsymbol{x} + v_y \boldsymbol{y} + v_z \boldsymbol{z} \tag{2} $$
行 22: 行 22:
 これらは似て非なるものとなっており,かなり混乱を招く表現なので注意が必要である((概念的な説明の場合を除いて,基本的には成分表示を用いる.)). これらは似て非なるものとなっており,かなり混乱を招く表現なので注意が必要である((概念的な説明の場合を除いて,基本的には成分表示を用いる.)).
  
-なぜなら式(2)の基底ベクトルも成分表示することが可能であり,式(2)を数値として計算するときに, +なぜなら式(2)の基底ベクトル(座標軸ベクトル)も成分表示することが可能であり,式(2)を数値として計算するときに, 
-それら既定ベクトルがどのように成分表示されているかで計算の結果が異なるからである.+それら基底ベクトルがどのように成分表示されているかで計算の結果が異なるからである.
 しかし,その成分表示された数値は次節で述べるように基底ベクトル自身を射影し数値化する座標系に依存する. しかし,その成分表示された数値は次節で述べるように基底ベクトル自身を射影し数値化する座標系に依存する.
  
行 60: 行 60:
 前節でも述べたが,式(4),(5)と式(6),(7)は異なるものとなっている.つまり式(6),(7)を条件を付さずに計算しても 前節でも述べたが,式(4),(5)と式(6),(7)は異なるものとなっている.つまり式(6),(7)を条件を付さずに計算しても
 式(4),(5)と同じにならない. 式(4),(5)と同じにならない.
 +
 逆に,式(6),(7)は本来同じベクトルを指しているのであるから, 逆に,式(6),(7)は本来同じベクトルを指しているのであるから,
 それぞれの基底ベクトルを共通の参照座標系$ \Sigma_i $を用いて それぞれの基底ベクトルを共通の参照座標系$ \Sigma_i $を用いて
 成分表示すると互いに等しくなる.つまり 成分表示すると互いに等しくなる.つまり
 $$ $$
-{^1v_x} ^i\boldsymbol{e}_{1x} + {^1v_y} ^i\boldsymbol{e}_{1y} + {^1v_z} ^i\boldsymbol{e}_{1z} = +{^1v_x} {^i\boldsymbol{e}_{1x}} + {^1v_y} {^i\boldsymbol{e}_{1y}} + {^1v_z} {^i\boldsymbol{e}_{1z}} = 
-{^2v_x} ^i\boldsymbol{e}_{2x} + {^2v_y} ^i\boldsymbol{e}_{2y} + {^2v_z} ^i\boldsymbol{e}_{2z}+{^2v_x} {^i\boldsymbol{e}_{2x}} + {^2v_y} {^i\boldsymbol{e}_{2y}} + {^2v_z} {^i\boldsymbol{e}_{2z}}
 \tag{8} \tag{8}
 $$ $$
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 となる. となる.
  
-参照座標系によらずその座標系でベクトルを表す場合には参照座標系を明示しない.+参照座標系によらずそれぞれの座標系で同じ成分表示されるベクトルを表す場合には参照座標系を明示しない.
 また参照座標系をいちいち明示するのが煩わしい場合には省略することも多い. また参照座標系をいちいち明示するのが煩わしい場合には省略することも多い.
  
 ===== 位置ベクトル ===== ===== 位置ベクトル =====
  
-始点を座標系の原点とするベクトルで空間中の位置を指し示すことができる.これを位置ベクトルと呼ぶ(図3).+始点を座標系の原点とするベクトルで空間中の位置(たとえば点P)を指し示すことができる.これを位置ベクトルと呼ぶ(図3).
 [{{ articles:p-vector_01.png?200| 図3 位置ベクトル}}] [{{ articles:p-vector_01.png?200| 図3 位置ベクトル}}]
 [{{ articles:p-vector_02.png?200| 図4 位置ベクトルと参照座標系}}] [{{ articles:p-vector_02.png?200| 図4 位置ベクトルと参照座標系}}]
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-位置ベクトルは始点が座標系の原点に固定されているため空間中の同じ点を指し示す位置ベクトルであっても参照座標系の原点位置が異なると成分表示が異なるだけでなくベクトルとしても異なるものになる(図4).+位置ベクトルは始点が座標系の原点に固定されているため空間中の同じ点Pを指し示す位置ベクトルであっても参照座標系の原点位置が異なると成分表示が異なるだけでなくベクトルとしても異なるものになる(図4).
 原点の移動を考慮した座標変換行列による位置ベクトルの変換については[[articles:frame|三次元直交座標系]]で述べる. 原点の移動を考慮した座標変換行列による位置ベクトルの変換については[[articles:frame|三次元直交座標系]]で述べる.
  
 +===== プログラムと練習問題 =====
 +
 +[[articles:geo_basic#VECTOR|ベクトル演算のプログラム]]
 +
 +[[articles:geo_manual#ベクトル|練習問題]]
  
  • articles/vector.1623636765.txt.gz
  • 最終更新: 2021/06/14 11:12
  • by Takashi Suehiro