空間ベクトル

空間ベクトルの成分

3次元の成分表示

空間ベクトルの「空間ベクトルの成分」を、答えを先に押さえてから理解できる形に整理したページです。「3次元の成分表示」でつまずきやすい点も含めて、学習の流れを短く確認できます。

数学C 約7分 難易度 1

このページのまとめ

先に押さえておくこと

空間ベクトルの成分の要点をまとめたページです。先に答えを確認してから、解き方とつまずきやすい点を順にたどれます。

答えの要点

3次元の成分表示の答えと条件を先に確認できます。

  • テーマ: 3次元の成分表示
  • ポイント: 空間ベクトルの基礎を短く確認しやすく、検索から入ってもそのまま理解まで進めやすい記事です。
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問題

a=(2,1,3),  b=(1,4,2)\vec{a}=(2, -1, 3),\; \vec{b}=(-1, 4, 2)のとき、次の値を求めよ。

(1)2a3b(1)\quad 2\vec{a}-3\vec{b}
(2)a,  b(2)\quad |\vec{a}|,\; |\vec{b}|
(3)2a3b(3)\quad |2\vec{a}-3\vec{b}|

答えを見る

(1)  2a3b=(7,14,0)(1)\; 2\vec{a}-3\vec{b}=\underline{(7, -14, 0)}
(2)  a=14,  b=21(2)\; |\vec{a}|=\underline{\sqrt{14}},\; |\vec{b}|=\underline{\sqrt{21}}
(3)  2a3b=75(3)\; |2\vec{a}-3\vec{b}|=\underline{7\sqrt{5}}

解説

空間ベクトルの成分と演算について解説します。

平面ベクトルでは成分が2つだったけど、空間ベクトルでは成分が3つになるよ。基本的な考え方は同じだから安心してね。

(1)2a3b(1)\quad 2\vec{a}-3\vec{b}

まず、2a2\vec{a}3b3\vec{b}をそれぞれ計算します。

2a=2(2,1,3)=(4,2,6)2\vec{a}=2(2, -1, 3)=(4, -2, 6)
3b=3(1,4,2)=(3,12,6)3\vec{b}=3(-1, 4, 2)=(-3, 12, 6)

よって、2a3b=(4(3),  212,  66)=(7,14,0)2\vec{a}-3\vec{b}=(4-(-3),\; -2-12,\; 6-6)=\underline{(7, -14, 0)}となります。

各成分ごとに計算すればOKだよ。符号に気を付けてね!

(2)a,  b(2)\quad |\vec{a}|,\; |\vec{b}|

ベクトルの大きさは各成分の2乗の和の平方根で求められます。

a=22+(1)2+32|\vec{a}|=\sqrt{2^2+(-1)^2+3^2}
=4+1+9=\sqrt{4+1+9}
=14=\underline{\sqrt{14}}
b=(1)2+42+22|\vec{b}|=\sqrt{(-1)^2+4^2+2^2}
=1+16+4=\sqrt{1+16+4}
=21=\underline{\sqrt{21}}
(3)2a3b(3)\quad |2\vec{a}-3\vec{b}|

(1)(1)2a3b=(7,14,0)2\vec{a}-3\vec{b}=(7, -14, 0)と求めたので、この大きさを計算します。

2a3b=72+(14)2+02|2\vec{a}-3\vec{b}|=\sqrt{7^2+(-14)^2+0^2}
=49+196=\sqrt{49+196}
=245=\sqrt{245}
=75=\underline{7\sqrt{5}}

245\sqrt{245}はどうやって簡単にするんですか?

245=49×5=72×5245=49 \times 5=7^2 \times 5だから、245=75\sqrt{245}=7\sqrt{5}となるよ。平方根の計算では素因数分解が大事だね。

このページのまとめ

ここでは空間ベクトルの成分表示と演算について学習しました。

平面ベクトルとの違いは成分が3つになることだけです。各成分ごとに計算すればよいので、落ち着いて計算していきましょう!

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