わかりやすい3D数学理論入門-3章解答

解答

3章 回転行列

 1.三角関数の加法定理

1.三角関数の加法定理 解答

展開問題の解答

① $ \sin(18^\circ + 30^\circ) = \sin18^\circ \cos30^\circ + \cos18^\circ \sin30^\circ $

② $ \sin(36^\circ + 45^\circ) = \sin36^\circ \cos45^\circ + \cos36^\circ \sin45^\circ $

③ $ \sin(60^\circ + 72^\circ) = \sin60^\circ \cos72^\circ + \cos60^\circ \sin72^\circ $

④ $ \cos(18^\circ + 30^\circ) = \cos18^\circ \cos30^\circ – \sin18^\circ \sin30^\circ $

⑤ $ \cos(36^\circ + 45^\circ) = \cos36^\circ \cos45^\circ – \sin36^\circ \sin45^\circ $

⑥ $ \cos(60^\circ + 72^\circ) = \cos60^\circ \cos72^\circ – \sin60^\circ \sin72^\circ $

値を求める問題の解答

① $ \sin30^\circ \cos15^\circ + \cos30^\circ \sin15^\circ
= \sin(30^\circ + 15^\circ)
= \sin45^\circ = \tfrac{\sqrt{2}}{2} $

② $ \cos45^\circ \cos45^\circ – \sin45^\circ \sin45^\circ
= \cos(45^\circ + 45^\circ)
= \cos90^\circ = 0 $

③ $ \sin60^\circ \cos30^\circ + \cos60^\circ \sin30^\circ
= \sin(60^\circ + 30^\circ)
= \sin90^\circ = 1 $

④ $ \sin18^\circ \cos30^\circ + \cos18^\circ \sin30^\circ
= \sin(18^\circ + 30^\circ)
= \sin48^\circ = 0.7431 $

⑤ $ \cos72^\circ \cos15^\circ – \sin72^\circ \sin15^\circ
= \cos(72^\circ + 15^\circ)
= \cos87^\circ = 0.0523 $

⑥ $ \sin18^\circ \cos36^\circ + \cos18^\circ \sin36^\circ
= \sin(18^\circ + 36^\circ)
= \sin54^\circ = 0.8090 $

 2.ベクトルの三角関数表示1

 3.ベクトルの三角関数表示2

ベクトルの三角関数表示2 解答

① $\vec{v} = (5\cdot\cos53^\circ,\ 5\cdot\sin53^\circ)$

② $\vec{v} = (10\cdot\cos53^\circ,\ 10\cdot\sin53^\circ)$

③ $\vec{v} = (5\cdot\cos127^\circ,\ 5\cdot\sin127^\circ)$

④ $\vec{v} = (13\cdot\cos292^\circ,\ 13\cdot\sin292^\circ)$

⑤ $\vec{v} = (10\cdot\cos217^\circ,\ 10\cdot\sin217^\circ)$

 4.ベクトルの三角関数表示3

ベクトルの三角関数表示3 解答

① $\vec{v} = (0.598,\ 4.964)$

② $\vec{v} = (4.950,\ 2.121)$

③ $\vec{v} = (-2.866,\ -2.964)$

④ $\vec{v} = (3,\ 2)$

⑤ $\vec{v} = (0.804,\ -5.196)$

 5.回転行列を使ってベクトルを回転

回転行列を使ってベクトルを回転 解答
① $\vec{v}’ = (0.6840,\ 2.5321)$ 角度:20°
② $\vec{v}’ = (-4.0207,\ 14.5465)$ 角度:30°
③ $\vec{v}’ = (-5.0981,\ 0.4020)$ 角度:60°
④ $\vec{v}’ = (9.0000,\ 5.0000)$ 角度:90°
⑤ $\vec{v}’ = (-1.0000,\ 0.0000)$ 角度:180°

 6.回転軸を指定して回転

回転軸を指定して回転 解答
① $\vec{v}’ = (2.0000,\ 0.0000)$ 角度:45° 回転軸:$(1,\ 1)$
② $\vec{v}’ = (1.0000,\ 3.0000)$ 角度:90° 回転軸:$(0,\ 1)$
③ $\vec{v}’ = (-0.2680,\ 4.2321)$ 角度:30° 回転軸:$(1,\ 0)$
④ $\vec{v}’ = (-0.3660,\ 1.7321)$ 角度:120° 回転軸:$(\sqrt{3},\ 1)$
⑤ $\vec{v}’ = (0.3660,\ -0.1340)$ 角度:60° 回転軸:$(-2,\ 1)$

 7.複数の座標をまとめて回転

複数の座標をまとめて回転 解答
① $\vec{a}’ = (1.7321,\ 2.0000)$ $\vec{b}’ = (3.4641,\ -0.3660)$ 角度:30°
② $\vec{a}’ = (-3.5981,\ 1.2321)$ $\vec{b}’ = (4.2321,\ -0.8660)$ 角度:60°
③ $\vec{a}’ = (-0.2321,\ 5.4641)$ $\vec{b}’ = (-3.2321,\ -3.5981)$ $\vec{c}’ = (-3.4641,\ 0.3660)$ 角度:120°