ベクトルの計算問題

ベクトルの計算問題

■問題

a → = 1 , 3 をベクトルの始点を中心として反時計回りに60°回転したベクトルを求めよ.

■答

1 − 3 3 2 , 3 + 3 2

■ヒント

基本ベクトル表示を用い,その基本ベクトルを反時計方向に60°回転させる.

■別解の解説

a → を基本ベクトル e 1 → = 1 , 0 , e 2 → = 0 , 1 を用いて表すと

a → = e 1 → + 3 e 2 → ・・・・・・(1)

となる.

e 1 → を原点を中心に反時計周りに60°回転させたベクトルを e 1 ′ → とすると(ここを参照)

e 1 ′ → = cos 60 ° , sin 60 ° = 1 2 , 3 2 = 1 2 e 1 → + 3 2 e 2 →  ・・・・・・(2)

e 2 → を原点を中心に反時計周りに60°回転させたベクトルを e 2 ′ → とすると

e 2 ′ → = −sin60°,cos60° = − 3 2 , 1 2 =− 3 2 e 1 → + 1 2 e 2 →  ・・・・・・(3)

となる.

a → を原点を中心に反時計周りに60°回転させたベクトルを a ′ → とする.

a → , e 1 → , e 2 → の3つのベクトルの相対関係と a ′ → , e 1 ′ → , e 2 ′ → の3つのベクトルの相対関係は等しい.よって,(1)より

a ′ → = e 1 ′ → +3 e 1 ′ →  ・・・・・・(4)

が得られる.

a ′ → = 1 2 e 1 → + 3 2 e 2 → +3 − 3 2 e 1 → + 1 2 e 2 →

= 1−3 3 2 e 1 → + 3+ 3 2 e 2 →

= 1−3 3 2 , 3+ 3 2

 

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最終更新日: 2025年10月9日