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空間の内積と垂直条件

📖 言葉で読む:空間ベクトルの内積(成分表示)

平面で見た内積は、空間の2つのベクトルにも同じように考えられるよ。成分から内積を計算すると、2つの向きについて何がわかるだろう。

xyzab

空間にベクトルが2つ。a と b は、それぞれ x・y・z 方向の成分 (x, y, z) を持っているよ。

これだけ思い出そう

「内積の成分表示」で、平面の内積を ab=x1x2+y1y2a \cdot b = x_1x_2 + y_1y_2 と成分から計算したね。空間ではこれに zz の項を足すだけだよ。成分 (x,y,z)(x, y, z) の表し方は「空間ベクトルの成分と大きさ」で見たとおりだね。

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テキストで読む

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    空間にベクトルが2つ。a と b は、それぞれ x・y・z 方向の成分 (x, y, z) を持っているよ。

  2. 2

    2つのベクトルの内積は、成分どうしをかけて足すよ。ab=x1x2+y1y2+z1z2a \cdot b = x_1x_2 + y_1y_2 + z_1z_2 だね。平面のときに z の項を足しただけ、と覚えよう。

  3. 3

    例えば a=(2,1,2)、b=(1,−2,0) なら、ab=21+1(2)+20=0a \cdot b = 2 \cdot 1 + 1 \cdot (-2) + 2 \cdot 0 = 0 だね。

  4. 4

    内積が 0 になった!平面のときと同じで、内積が0なら2つのベクトルは垂直なんだ。

  5. 5

    まとめると、空間でも 垂直 ⟺ ab=0a \cdot b = 0。成分から計算するだけで垂直かどうかが判定できるよ。

    ab    ab=0\vec{a}\perp\vec{b} \iff \vec{a}\cdot\vec{b} = 0

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