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立方体の影の作図問題 解答(4)

■問題(4)

図のような一辺の長さが mの立方体がある.頂点 を原点に,対角線 軸と重なり,平面 平面と一致し,頂点 の座標の 成分が正になるように,すなわち北側になるように,頂点 の座標の 成分が負になるように,すなわち南側になるように立方体を地表面に設置した(下図を参照せよ).立方体の影をグラフ用紙に作図せよ.グラフ用紙には東西南北の方角を明記する.また, mの長さが cmになるように作図する.作図に必要な計算を記入しておくこと.

立方体

  • 立方体を真上から見た状態
  • 立方体を東から見た状態

■答

■解き方

地面に配置した立方体は下図のように 平面上に置いた立方体を 軸の周りに 回転させた後, 軸の周りに 回転させたものである.

軸に 回転させる1次変換の表現行列を とすると

となる.

とする. 軸の周りに 回転させる1次変換の表現行列を とすると

よって

となる.

したがって 軸の周りに 回転させた後, 軸の周りに 回転させる1次変換の表現行列は となる.

1次変換する前の各頂点の座標は

   

   

   

   

である.よって1次変換後(問題文の図4,図5の状態)の各頂点の座標は

     

     

     

     

     

     

     

     

となる.

次に各頂点の影の位置を(3)で求めた表現行列を使って計算する.点 の影を点 と表すことにする.

     

     

     

     

     

     

     

     

以上求めたデータを用いて影を描くと下図のようになる.

 

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作成:学生スタッフ
最終更新日: 2025年4月25日