わかりやすい3D数学理論入門-1章解答

解答

1章 ベクトル

 1.ベクトルとは?

 2.ベクトルの足し算

2.ベクトルの足し算 解答

① $(2 + 4,\ 3 + 1) = (6,\ 4)$

② $(-1 + 3,\ 5 + (-2)) = (2,\ 3)$

③ $(0 + 7,\ 0 + (-3)) = (7,\ -3)$

④ $(-4 + 2,\ -6 + 9) = (-2,\ 3)$

⑤ $(1.5 + 3.5,\ 2.5 + (-1.5)) = (5.0,\ 1.0)$

 3.ベクトルの引き算

3.ベクトルの引き算 解答

① $(5 – 3,\ 2 – 1) = (2,\ 1)$

② $(-2 – 1,\ 4 – (-3)) = (-3,\ 7)$

③ $(0 – 6,\ 0 – 7) = (-6,\ -7)$

④ $(3.5 – 1.5,\ -2.5 – 1.5) = (2.0,\ -4.0)$

⑤ $(-5 – (-2),\ -5 – (-3)) = (-3,\ -2)$

 4.ベクトルにスカラー値を掛け算する

4.ベクトルにスカラー値を掛け算する 解答

① $ 3 \times \vec{a} = (3 \times -2, 3 \times -1) = (-6, -3)$

② $ -2 \times \vec{b} = (-2 \times 4, -2 \times 0) = (-8, 0)$

③ $ 0.5 \times \vec{c} = (0.5 \times 1, 0.5 \times -5) = (0.5, -2.5)$

④ $ -1 \times \vec{d} = (-1 \times -3, -1 \times 2) = (3, -2)$

⑤ $ 4 \times \vec{e} = (4 \times 0, 4 \times 7) = (0, 28)$

 5.ベクトルの始点を変更する

5.ベクトルの始点を変更する 解答

始点ベクトル$ \vec{a} = (3,2) $ を足すことで図を描けます。

また、移動後の $ \vec{a} $ の座標を計算すると $ (1,1) $ になります。

移動後の座標

\vec{a} + \vec{a_0} = (-2 + 3, -1 + 2) = (1, 1)

 6.ピタゴラスの定理

 7.ベクトルの大きさ

 8.ベクトルの大きさを変える

 9.ベクトルの正規化


9.ベクトルの正規化 解答

① $ \vec{a} = (3, 4) $

 $ |\vec{a}| = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5 $

 正規化:$ \frac{1}{|\vec{a}|} \times \vec{a} = \frac{1}{5} \times (3, 4) = \left( \frac{3}{5}, \frac{4}{5} \right) $

② $ \vec{b} = (-2, 5) $

 $ |\vec{b}| = \sqrt{(-2)^2 + 5^2} = \sqrt{4 + 25} = \sqrt{29} $

 正規化:$ \frac{1}{\sqrt{29}} \times (-2, 5) = \left( \frac{-2}{\sqrt{29}}, \frac{5}{\sqrt{29}} \right) $

③ $ \vec{c} = (6, -8) $

 $ |\vec{c}| = \sqrt{6^2 + (-8)^2} = \sqrt{36 + 64} = \sqrt{100} = 10 $

 正規化:$ \frac{1}{10} \times (6, -8) = \left( \frac{6}{10}, \frac{-8}{10} \right) = (0.6, -0.8) $

④ $ \vec{d} = (1, 1) $

 $ |\vec{d}| = \sqrt{1^2 + 1^2} = \sqrt{2} $

 正規化:$ \frac{1}{\sqrt{2}} \times (1, 1) = \left( \frac{1}{\sqrt{2}}, \frac{1}{\sqrt{2}} \right) $

⑤ $ \vec{e} = (-7, -24) $

 $ |\vec{e}| = \sqrt{(-7)^2 + (-24)^2} = \sqrt{49 + 576} = \sqrt{625} = 25 $

 正規化:$ \frac{1}{25} \times (-7, -24) = \left( \frac{-7}{25}, \frac{-24}{25} \right) $

10.三角関数の復習

10.三角関数の復習 解答

① $ \cos27^\circ = 0.8910 $

② $ \sin48^\circ = 0.7431 $

③ $ \tan63^\circ = 1.9626 $

④ $ \cos75^\circ = 0.2588 $

⑤ $ \sin15^\circ = 0.2588 $

11.ベクトルの内積

11.ベクトルの内積 解答

① $ \vec{a} = (3,3), \vec{b} = (4,0) $

 成分の積:$ 3 \cdot 4 + 3 \cdot 0 = 12 $

 大きさ×cosθ:$ \sqrt{18} \times 4 \times 0.7071 = 12.0000 $

② $ \vec{a} = (2,-1), \vec{b} = (-1,2) $

 成分の積:$ 2 \cdot (-1) + (-1) \cdot 2 = -4 $

 大きさ×cosθ:$ \sqrt{5} \times \sqrt{5} \times (-0.8000) = -4.0000 $

③ $ \vec{a} = (5,0), \vec{b} = (0,5) $

 成分の積:$ 5 \cdot 0 + 0 \cdot 5 = 0 $

 大きさ×cosθ:$ 5 \times 5 \times 0 = 0.0000 $

④ $ \vec{a} = (-3,4), \vec{b} = (6,8) $

 成分の積:$ (-3) \cdot 6 + 4 \cdot 8 = 14 $

 大きさ×cosθ:$ 5 \times 10 \times 0.2800 = 14.0000 $

⑤ $ \vec{a} = (1,2), \vec{b} = (2,1) $

 成分の積:$ 1 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 4 $

 大きさ×cosθ:$ \sqrt{5} \times \sqrt{5} \times 0.8000 = 4.0000 $

12.2つのベクトルのなす角度を求める