平行六面体の体積

平行六面体の体積

a 1 → , a 2 → , a 3 → を3辺とする平行六面体の体積 V は

V = a 1 → ⋅ a 2 → × a 3 → ・・・・・・(1)

となる.

■導出

図のような平行六面体を考える.

a 2 → と a 3 → を2辺とする平行四辺形を平行六面体の底面とする.底面の面積 S は,外積の定義より

S = a 2 → × a 3 → ・・・・・・(2)

となる.

a 2 → × a 3 → のベクトルは底面と垂直な関係である. a 1 → と a 2 → × a 3 → のなす角を θ とすると,平行六面体の高さ h は

h = a 1 → cos θ ・・・・・・(3)

( a 1 → , a 2 → , a 3 → の位置関係によっては, 90 ° < θ < 180 ° となり, cos θ < 0 の場合もあるので, cos θ の絶対値を取っている)

となる.

(2),(3)より,平行六面体の体積Vは

V=Sh

= a 2 → × a 3 → a 1 → cosθ

= a 2 → × a 3 → a 1 → cosθ

( a 2 → × a 3 → a 1 → cosθ の絶対値を取っている)

内積の定義より式を変形する

= a 2 → × a 3 → ⋅ a 1 →

内積は交換法則が成り立つことより

= a 1 → ⋅ a 2 → × a 3 →

となる.

実際の計算は,3次の行列式の幾何学的解釈を参考にするとよい.

【備考】 a 1 → ⋅ a 2 → × a 3 → のことをスカラー3重積という.

 

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最終更新日 2026年3月10日