外積
外積
3次元実数空間 $\mathbb{R}^3$ において、2つのベクトル $\vec{a} = (a_1, a_2, a_3)$ と $\vec{b} = (b_1, b_2, b_3)$ が与えられたとき、その外積 $\vec{a} \times \vec{b}$ は以下の成分を持つベクトルとして定義されます。
$\vec{a} \times \vec{b} = \begin{pmatrix} a_2b_3 – a_3b_2 \\ a_3b_1 – a_1b_3 \\ a_1b_2 – a_2b_1 \end{pmatrix}$$
「垂直であること」の厳密な証明生成されたベクトル $\vec{c} = \vec{a} \times \vec{b}$ が、元の $\vec{a}, \vec{b}$ と垂直であることを確認するには、内積が $0$ になることを示します。$\vec{a} \cdot (\vec{a} \times \vec{b}) = 0$$\vec{b} \cdot (\vec{a} \times \vec{b}) = 0$
引用gemini
二つのベクトルが与えられた時、いずれとも垂直になるベクトルを生成するのが外積です。
すなわち
$\boldsymbol{a}・(\boldsymbol{a}×\boldsymbol{b})=0$
$\boldsymbol{B}・(\boldsymbol{a}×\boldsymbol{b})=0$
になる規則を実現するのが外積であり、AIが教えてくれた演算規則です。
※✕を外積、・を内積と仮定
$\boldsymbol{a}・(\boldsymbol{a}×\boldsymbol{b})=0$
$\boldsymbol{B}・(\boldsymbol{a}×\boldsymbol{b})=0$
になる規則を実現するのが外積であり、AIが教えてくれた演算規則です。
※✕を外積、・を内積と仮定
以下はその意味を考えます。
垂直なベクトルを取り出したいのは、ある二つの軸(要素)と無関係な軸(要素)を取り出したいからで、つまり、敷衍するなら、外積によって今までにない新たな視点が生まれる方向を定義できます。
もっと現実的な解釈なら、例えば、回転などの動的な現象を二次元直交座標系で記述するとなると計算処理が煩雑になってしまいます。三次元(新たな計算量を減らせます。
直進する物体の片側に何かをぶつけると、ぶつけられた側を支点に回転します。
回転するフィギュアスケーターが腕を縮めて回転力を増大させるのに見覚えありませんか?
腕の曲げ伸ばしという横の動きが回転という別の次元に変換されています(外積)。本当にそうなっているかは置いといて、そうだと仮定すると計算が楽。
腕の曲げ伸ばしという横の動きが回転という別の次元に変換されています(外積)。本当にそうなっているかは置いといて、そうだと仮定すると計算が楽。
仮にフィギュアスケーターの回転力の増大を二次元直交座標系で記述しようとすると計算処理やその表現があまりにも煩雑になります。
そもそも回転力を表現するスペースがありません。
そもそも回転力を表現するスペースがありません。
外積で回転力を記述する新たな軸を作り出せば二次元に複雑なベクトルを書き込む手間が要りません。

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