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ベクトル 同一平面上

    Lulu (id: 4053) (2025年4月13日16:16)
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    この問題です。 AQ1ベクトルとAQ2ベクトルを求めるまでは理解できたんですが、 AQ1ベクトル=AQ2ベクトルとすると、三つのベクトルはいずれもゼロベクトルでなく、また同一平面上にないからとあります。と言うところから理解できません。 同一平面上だったらどうなって、違うかったらどうなるか教えていただけませんか? なんとなく同一平面上にあるとベクトルの表し方が一つに決まらない。同一平面上にないと一つに決まるというのは知ってるんですが、 あまりそれが実感できないと言うか、確かに!ってならなくて、なぜそうなるかをちゃんと理解したいです。 あと一次独立の一意性ともごっちゃになっちゃってて、違いもおしえていただきたいです。

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    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年4月13日16:47)
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    お答えしたいのですが、質問の中味があいまいで、答えられません。「同一平面上になかったら」→何がなかったら?もうすこし具体的に教えてください。あるいはなにか参考書にあるのなら、その部分の写真をアップしてください。質問のページから質問文の編集や写真のアップができます。お待ちしています。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年4月13日21:05)
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    写真拝見、質問内容わかりました。

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年4月13日21:38)
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    Lulu さん、こんばんは。初めての方ですね。よろしく。 あ、1次独立の話とほぼ同一ですよ。 しかし、その説明は相当な量になり、ゴメンナサイ、とても書ききれるものではないようです。 同一平面上には1次独立であるベクトルは2つしか取れません。同一方向ではない2つのベクトルなら何でも構わないので2つ選べば、その平面内の任意のベクトルはその2つのベクトルの1次結合としてあらわされ、その係数は一意に決まるというのは大丈夫ですか?もし平面内の3つのベクトルを使って、1次結合を作り、同じ平面内の他のベクトルを表そうとすると、係数はいろいろ可能性があって一意には定まりません。 a=(1,0,0)、b=(0,1,0)、c=(1,1,0)を使ってx=(1,2,0)を表そうとしてみてください。 x=ka+lb+mc と置けば1=k+m,2=l+m,0=0 となり、未知数3つに対して方程式が2個しかできず、解は無限にあります。よってxは一意には表現されません。 空間内では1次独立なベクトルは3つしか取れず、それは同一平面内にはありません。もし同一平面上にあるなら、2次元の話になってしまい、平面内に3つのベクトルを取ったことになりますから、その3つは1次独立ではありえません。平面内のベクトルを3つの1次結合で表わすときは係数が一意には定まりません。上に書いた2次元の話と同じになってしまいます。また同一平面内の3つのベクトルをどう使おうと、その平面内にはないようなベクトルを表すことはできません。もしベクトルAQ1が3つのベクトルが存在している平面外のベクトルなら、そもそもAQ1は3つのベクトルの1次結合ではあらわせません。 同一平面内にはない3つのベクトルは必ず1次独立です。そのような3つのベクトルを使えば、空間内の任意のベクトルはその3つのベクトルの1次結合で表わされ、係数は一意に定まります。だからAQ1とAQ2の係数は同じだと言えます。 …… …… このような説明では、あなたのお悩みは解決しませんよね。「確かに!」ってなるには、もう少し別な説明が必要のようですが。 これでどうでしょうか?少しは進みましたか? ここでは会話型を目指しています。コメント欄になにか返事を書いてください。よろしく。
    Lulu (id: 4053) (2025年4月14日18:10)
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    ありがとうございます。 「同一平面上には1次独立であるベクトルは2つしか取れません。」 「空間内では1次独立なベクトルは3つしか取れず、」 一次独立は平行でなくてゼロベクトルでないという認識でいたのですが合ってますか?なぜ一次独立であるベクトルが取れる数は上のように限られているのですか? 「同一平面内にはない3つのベクトルは必ず1次独立です。」 ここもあまりわからなくて、一次独立じゃないと同一平面上にない三つのベクトルができないのがあまり想像がつきません。 三つのうち二つが同一平面上にあっても、 三つのベクトルは同一平面上にないとなりますか? よろしくお願いします

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年4月14日20:41)
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    初めの「?」について…それが次元というものです、じゃぁ説明にならないかぁ。なぜ?と考えても無理かも。2次元の平面内に3つのベクトルa、b、cを考えると、c=ka+lb(k、lは実数)と書けるので、ka+lb+(-1)c=0 となり、これはa、b、cが1次従属であることを示しています。よって、平面内に1次独立なベクトルは3つはとれません。同様に空間内でも4つとったらその4つは1次従属 になってしまうことが言えて、空間では1次独立なベクトルは3個しかとれません。 空間で「同一平面内にはない3つのベクトルは必ず1次独立です。」→ka+kb というベクトルはa,bがつくる平面内のあるベクトルになりますね。ka+lb+mc=0 となるには(ka+lb) というベクトルにmcというベクトルを足したら原点に戻ったというのです。もしcがその平面内になければいくら足したって原点には戻れず、そんなことは無理ですよね。唯一k、l、mがすべて0の時には成り立ちますが。よって同一平面にない3つのベクトルは必ず1次独立なのです。 「一次独立じゃないと同一平面上にない三つのベクトルができない」←なんか言い方がおかしいね。そもそも1次独立という言葉の前に「3つのベクトルa、b、cが」が入ります。「3つのベクトルa、b、cが一次独立じゃないと、同一平面上にない三つのベクトルができない」→できるとかできないじゃなくて、「3つのベクトルが1次独立ならば、それらは同一平面上にはない」というのが正しいのです。 なかなか言葉で説明するのは大変です。これでどうでしょうか?

    Lulu (id: 4053) (2025年4月14日21:59)
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    返信ありがとうございます。 理解できた気がします。 ありがとうございます。 私は学校休みがちだったせいで 授業でする問題がとけない状況になってしまっています。 当たり前の質問ばかりになってしまうかもしれませんが、たくさん質問させていただいてもいいですか?

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年4月14日22:50)
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    数学はきちんと積み上げていけば理解できる科目ですから、ちょっとくらい遅れてもコツコツやっていきましょう!一番いいのは学校に行ったときに担当の先生に質問することなんですが、ここで質問してくれても大丈夫ですよ。

    Lulu (id: 4053) (2025年4月14日23:17)
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    ありがとうございます!

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