はじめまして、三重県の千田と申します。
じつは、以前から疑問に思っていることがありまして。
どうかよろしくお願いいたします。
ベクトルで内積を勉強しますが、なぜ、内積という概念が
あるのでしょうか?単なる計算の便宜上から考え出されたも
のなのでしょうか。それとも実用面でちゃんとした意義のあ
るものなんでしょうか。できれば、幾何学的表現と成分表示
の両面から説明をしていただければ幸いです。
はじめまして、三重県の千田と申します。
じつは、以前から疑問に思っていることがありまして。
どうかよろしくお願いいたします。
ベクトルで内積を勉強しますが、なぜ、内積という概念が
あるのでしょうか?単なる計算の便宜上から考え出されたも
のなのでしょうか。それとも実用面でちゃんとした意義のあ
るものなんでしょうか。できれば、幾何学的表現と成分表示
の両面から説明をしていただければ幸いです。
(幾何学的表現の面)
→ → → →
a・b=|a||b|cosθ
→
|a|はベクトルの大きさ、θは2つのベクトルの間の角度
を表している。 → →
この内積の公式のうち、|a|cosθは、b方向の線上に
→
できる影の長さにあたります。その長さと|b|の積だから
意味づけるとしたら、力の大きさと進む距離の積でしょう。
ベクトルaが力で、ベクトルbが移動を表すと、内積は力を
出して進む「労働」を表すことになります。内積が大きいほ
ど「労働」の大きさが大きいことを表します。
しかし、数学ではあまり量と関連づけることが少ないので、
意味は理解しがたいものとなります。
(成分表示の面)
→ →
aを単価、bを個数とすると、
→
a=(a1,a2)
→
b=(b1,b2)
成分表示した内積は
→ →
a・b=a1b1+a2b2
となるが、50円/本×5本+80円/冊×6冊=730円
の例が示すとおり、内積は買い物の合計金額を表しています。
こういう風に考えていくと、数学では何も意味がないように
思える内積が、現実の量の世界ではいろいろと意味を持って
来ることが分かります。ちょうど小学校のかけ算の時のよう
です。暗算ではなく、意味を考えながらかけ算をするとわか
りやすくなります。
1あたり量×いくつ分=全体量