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内積・外積についての公式 3 の証明 (proof of formula 3 for inner product and cross product)

公式   ( A × B ) ( C × D ) = ( A C ) ( B D ) ( A D ) ( B C )   の証明

[証明]

ベクトル  A = ( Ax , Ay , Az ) B = ( Bx , By , Bz ) C = ( Cx , Cy , Cz ) D = ( Dx , Dy , Dz )  に対して,

A × B = ( AyBz AzBy , AzBx AxBz , AxBy AyBx )

C × D = ( CyDz CzDy , CzDx CxDz , CxDy CyDx )

より,

( A × B ) ( C × D ) = ( AyBz AzBy ) ( CyDz CzDy )

+ ( AzBx AxBz ) ( CzDx CxDz )

+ ( AxBy AyBx ) ( CxDy CyDx )

= AyBz CyDz + AzBy CzDy AyBz CzDy AzBy CyDz

+ AzBx CzDx + AxBz CxDz AzBx CxDz AxBz CzDx

+ AxBy CxDy + AyBx CyDx AxBy CyDx AyBx CxDy

となる.ここで,右辺に

0= AxBx CxDx + AyBy CyDy + AzBz CzDz AxBx CxDx AyBy CyDy AzBz CzDz

を加えると,

( A × B ) ( C × D ) = AxBx CxDx + AxBy CxDy + AxBz CxDz AxBx CxDx AxBy CyDx AxBz CzDx

+ AyBx CyDx + AyBy CyDy + AyBz CyDz AyBx CxDy AyBy CyDy AyBz CzDy

+ AzBx CzDx + AzBy CzDy + AzBz CzDz AzBx CxDz AzBy CyDz AzBz CzDz

= AxCx ( BxDx + ByDy + BzDz ) AxDx ( BxCx + ByCy + BzCz )

+ AyCy ( BxDx + ByDy + BzDz ) AyDy ( BxCx + ByCy + BzCz )

+ AzCz ( BxDx + ByDy + BzDz ) AzDz ( BxCx + ByCy + BzCz )

= ( AxCx + AyCy + AzCz ) ( BxDx + ByDy + BzDz )

( AxDx + AyDy + AzDz ) ( BxCx + ByCy + BzCz )

= ( A C ) ( B D ) ( A D ) ( B C )

が成り立つ.(証明終)


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最終更新日2023年2月20日

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