前に質問したのですが、問題に不備&聞きたいことがずれたので、再び質問します。
単位ベクトルeを(a,b,c)と置くと
ABベクトル(-1、0、-4)
CDベクトル(3、-3、-12)
上記両方のベクトルと直交するような単位ベクトルeを求めよ。
ABベクトル×e=-a-4c=0⇔a=-4c
CDベクトル×e=a-b-4c=0⇔b=-8c
これらをa^2+b^2+c^2=1に代入して、16c^2+64c^2+c^2=1より、
c=±1/9
a=マイナスプラス4/9
b=マイナスプラス8/9
(4/9、8/9、-1/9)(-4/9、-8/9、1/9)となります
これはわかるのですが、仮に
---------------------
単位ベクトルeを(a、b、±√(1-a^2-b^2))と置いて、同様に計算します。
ABベクトル(-1、0、-4)
CDベクトル(3、-3、-12)
-a±4√(1-a^2-b^2)=0⇔a^2=16(1-a^2-b^2)⇔17a^2+16b^2=16(A)
a-b±4√(1-a^2-b^2)=0⇔a-b=4√(1-a^2-b^2)⇔17a^2+17b^2-2ab=16(B)
より、AとBよりb=0又は、b=2a
b=0のときは、a=±4/√17より、
(±4/√17、0、±1/√17)(複号任意)
b=2aのときは、17a^2+64a^2=16 a=±4/9、b=±8/9、c=±1/9
(±4/9、±8/9、1/9)(複号同順)
(±4/9、±8/9、-1/9)(複号同順)
なんで、上と下で、このように答えが違うのですか?おそらく上のほうが正しいと思います。下のほうは、おそらくどこかで同値性を無視したのが原因だと思うのですが、よくわかりません
No.1
- 回答日時:
式 A を導く過程で
-a = ±4√(1 - a↑2 - b↑2)
という式を経由する。
± が付いているから両辺を2乗してよい気が
するのは、単なる気のせい。
右辺の ± は、c = ±4√(1 - a↑2 - b↑2) の
± と復号同順で、
左辺の a の符号も、これによって決まる。
すなわち、-a と c が同符号でなくてはならない
が、両辺を2乗すると、この条件が失われる。
式 B の導出も、同様。
この2条件によって不適解を除くと、
2つの解法は、一致する。
No.2
- 回答日時:
こんばんわ。
計算については、#1さんが丁寧に説明されているので、違った角度から。
>単位ベクトルeを(a、b、±√(1-a^2-b^2))と置いて、
見やすいように、z成分を ±cと書いてみると
(a, b, ±c) すなわち、(a, b, c)と (a, b, -c)
の 2とおりのベクトルを解にしようとしていることになります。
ところが、実際に答えとなる(与えられた 2つのベクトルに対して直交するベクトル)は「1とおりしかありません。」
・「1とおり」というのは、もうひとつの答えになるのは単に -1倍(逆方向)になっているだけということです。
・これは図形的にみれば、与えられた 2つのベクトルによってできる平面に対して、垂直になっている(平面の法線ベクトル)を求めているわけですから、「1とおり」しかない。とも言えます。
先の (a, b, c)に対して言えば、答えとなるもうひとつのベクトルは (-a, -b, -c)とならなければならない。ということになります。
ですので、(a, b, -c)と置くのは間違いになってしまうということです。
No.4
- 回答日時:
#2です。
あまりごちゃごちゃすると、混乱するかもしれませんが。^^;
(a, b, c)というあるベクトルに対して、(a, b, -c)は一般には「逆方向」とはなりませんね。
という意味です。
ある (a, b, c)というベクトルが答えであれば、
もう一つの答えは (-1)* (a, b, c)= (-a, -b, -c)になるという意味で書いていました。
ですので、(a, b, c)か(a, b, -c)の「どちらかであると置かなければならない」ということです。
質問では、この 2つをどちらとも答えとして置いてしまっているので、その分(2つ)が余計に出てきてしまいます。
(0, 0, ±1)については、(-1)* (0, 0, 1)とすれば同じことですよね。^^
No.5ベストアンサー
- 回答日時:
No.2 は、十分明確に書いてあり、
最初から、誤解の余地は無い。
No.3 のようにスカしてみた(恐縮)のは、
その点が、質問の第二解法の勘違いの要所
かと思えたからだ。
解を (a,b,±c) と置いた後で、
そのどちらかが解となるような a,b,c を
求めようとしたのか、
その両方が解となるような a,b,c を
求めようとしたのかを
見失ってしまったろう…ということ。
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