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内積・外積についての公式 1 の証明 (proof of formula 1 for inner product and cross product)

公式   A(B×C)=B(C×A)=C(A×B) =det(ATBTCT)   の証明

[証明]

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

A×B=(AyBzAzBy,AzBxAxBz,AxByAyBx)

B×C=(ByCzBzCy,BzCxBxCz,BxCyByCx)

C×A=(CyAzCzAy,CzAxCxAz,CxAyCyAx)

より,

A(B×C) =Ax(ByCzBzCy) +Ay(BzCxBxCz) +Az(BxCyByCx)

=AxByCzAxBzCy +AyBzCxAyBxCz +AzBxCyAzByCx

B(C×A) =Bx(CyAzCzAy) +By(CzAxCxAz) +Bz(CxAyCyAx)

=BxCyAzBxCzAy +ByCzAxByCxAz +BzCxAyBzCyAx

C(A×B) =Cx(AyBzAzBy) +Cy(AzBxAxBz) +Cz(AxByAyBx)

=CxAyBzCxAzBy +CyAzBxCyAxBz +CzAxByCzAyBx

となるので A(B×C)=B(C×A)=C(A×B) が成り立つ.また,

det(ATBTCT)=|AxBxCxAyByCyAzBzCz| =Ax|ByCyBzCz| Ay|BxCxBzCz| +Az|BxCxByCy|

=Ax(ByCzBzCy) Ay(BxCzBzCx) +Az(BxCyByCx)

=AxByCzAxBzCy +AyBzCxAyBxCz +AzBxCyAzByCx

より, det(ATBTCT)=A(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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