• ベストアンサー

n次元ベクトルの外積の定義

siegmundの回答

  • siegmund
  • ベストアンサー率64% (701/1090)
回答No.9

siegmund です. oodaiko さん, 身の程知らずの私の穴だらけ回答のフォローをたびたびしていただきまして 大変感謝しています. すごい力作ですね. がんばって読ませていただきます. でも,これは難しい(^^;). こんなこと言っている私が物理数学など担当することもあるのだけど, 本当に大丈夫なのかな? > 物理に詳しい方のツッコミをお願いします。 どきっ.口頭試問に呼ばれたような気がした(^^;). > 「応力」はR^3上の3階のテンソルです(6階でしたっけ。) R^3 上の2階のテンソルですね. 応力は,(a)どの向きの面を通して,(b)どの方向に力が働く, の2要素が必要です. (a)の「どの向きの面」は法線で指定できますから, p(xy) を y 軸に垂直な面(すなわち xz 平面)を通して,x 軸方向に働く力, とすると,3行3列の行列で表現できますから2階のテンソル p = (p_{ij}) ですね.x,y,z の代わりに 1,2,3 と書きました. 似たような事情で,歪みテンソル e = (e_{ij}) が定義できます. ばねの力 F と伸び(or 縮み) x が比例する(F = -kx)というのがフックの法則ですが, 3次元弾性体への拡張は p と e が多重線型(用語の使い方大丈夫ですかね?) であるということで p_{ij} = Σ_{kl} C_{ijkl} e_{kl}   (i,j,k,l = 1,2,3) ですから C = (C_{ijkl}) は4階のテンソルになります. Cは弾性コンプライアンス定数(あるいは単に,弾性定数)と呼ばれています. これはk>nの例になっていますね. そろそろ,添字地獄になっています. 具体例を持ち出さないとわからないのが物理屋(私だけ?)の弱点ですな~. どこか,また誤解しているかも知れません.

chukanshi
質問者

お礼

siegmund先生、物理側からのコメント、ありがとうございます。こうして、数学と物理の専門家、両方に助けていただくと大変心強いです。こういう感じの数学と物理の共同の「教育」みたいなことは、とても大切ですよね。これからもよろしくご指導お願い申し上げます。 私の拙い経験ですと、添字地獄は一般相対性理論のときにもでてきました。添字(よく「足」と呼んでいました)4つとかはよくでてきました。足4本。こうなると計算の見とおしが悪くなって大変でした。

関連するQ&A

  • 外積 商 次元

    前回、内積にはなぜ商が定義されないのか 質問させて頂きました。 URL:http://okwave.jp/qa/q7403145.html 外積の商が定義されないことを示そうとしています。 ベクトルa=(1,0,0)とベクトルxの外積を以下に示すと、 a×x=bから、 (1,0,0)×(0,1,0)=(0,0,1) (1,0,0)×(1,1,0)=(0,0,1) (1,0,0)×(2,1,0)=(0,0,1) とベクトルbとなるベクトルxが複数存在します。 よって、 (1,0,0)×(γ,1,0)=(0,0,1)が成り立つ。 γ成分は、a=(1,0,0)における並行成分が任意であるということ。 したがって、ベクトルaとベクトルbが既知でもベクトルxが一意に 定まらないため商が定義されない。 上記の内容でOKでしょうか? また、内積と外積が定義される次元についてですが、 スカラーの内積とスカラーの外積は存在しないと思うので最低でも 2次元以上のn次元で定義されると認識でOKでしょうか? 以上、ご回答よろしくお願い致します。

  • ベクトル 外積について

    ベクトル 外積について 2つのベクトルをA,Bと表し、2つのベクトルのなす角をθとします。 また、A=(ax,ay,az),B=(bx,by,bz)です。 外積 A×B=(aybz-azby,azbx-axbz,axby-aybx)ですがこれは、 A×B=(aybz-byaz,azbx-bzax,axby-bxay)と書いても同じでしょうか? また、内積は2・3次元、外積は3次元のイメージなのですが、4次元等にも拡張して 考えられるものなのでしょうか? ご回答よろしくお願い致します。

  • 2次元における外積について

    プログラミング方面で2次元の外積なるものが定義されていました。 u=(a,b), v=(c,d)としたとき、 u×v=ad-bc というものです。3次元とは異なり、ベクトルからスカラーへの演算になっています。 外積は3次元でしか定義されないと教えられたので、 これは外積なのか、外積もどきなのか判断に困っています。 数学的にはこれを外積と呼ぶのでしょうか?

  • 外積の定義

    私は外積は3次元ベクトルに対してのみ 定義されるものだと思っていました。 が、最近ネット上では他の次元に対する外積 という言葉もちらほら見かけます。 つきましては、3次元以外の外積が一般的かどうか。もし、一般的ならばその定義はどうなっているか 教えて下さい。

  • ベクトル、内積、外積など

    ベクトル、内積、外積など はじめまして、私は情報系の分野を専門的に学習している学生です。 情報分野ではそれなりの知識を持っているので、あえて数学的な 質問をさせていただきます。   ・三次元平面上に点ABCがあります。   ・点ABCを含む平面上に点Pがあります。 三角形ABC内に点Pが存在することを確かめるには、 どのようにすればよいでしょうか? またこれには以下のような制約があります。   ・パソコン上で計算するので、なるべく計算回数    (特に乗算、除算)を抑えたい。   ・パソコン上では三角関数などは級数なので精度、    処理速度、共に両立できない。 なので、なるべく少ない計算量で、四則演算のみを用いた 解法が必要です。 以下は私の考えた手順ですが、   (1)ベクトルBcとBa(もしくはBp)との外積によりベクトルNを得ます。   (2)ベクトルNとBcとの外積によりBcに直行するベクトルBc´を得ます。   (3)ベクトルBc´とBpとの内積が負ならば、点Pは線分B-Cの外に位置します。   これをB-C、C-A、A-Bと行うことで判定します。 これでは外積を2回、内積を1回計算する必要があり、計算量が多いので より簡潔な手法が必要です。 (本当に数学って大切ですね、もっと勉強しておけばよかった(^^;)

  • ベクトルで外積の逆演算、外商ってある?

    3次元ベクトルにおいて、 a=(a[x],a[y],a[z]),b=(b[x],b[y],b[z]) の外積 a×b=(a[y]b[z]-a[z]b[y], a[z]b[x]-a[x]b[z], a[x]b[y]-a[y]b[z]) が定義できます。いくつかの性質もあります。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%AD%E3%82%B9%E7%A9%8D ところで、逆演算も定義としてはありえると思います。 a÷b=xとは、 x×b=aとなる3次元ベクトルx ただ、そのようなxは一意的には存在しません。 しかし、外積を内積に変えて、 x・b=a(aは実数)となる3次元ベクトルx を考えると、そのようなxの集合は、3次元空間で平面になります。 ちょっととっぴにいうと、内積の逆演算、内商a:bは、平面になるということもできます。 では、 x×b=aとなる3次元ベクトルx を考えると、そのようなxの集合はどうなるのでしょうか? また、平方根を制限したものを√で表したりするように、逆演算はしばしば制限したものを考えます。 なにか制限することで、外積の逆演算、外商を考えれないでしょうか?なにか制限することで、内積の逆演算、内商を考えれないでしょうか? 他に発展的なことは考えれないでしょうか?

  • ベクトルの外積 

    ベクトルの外積の2次元の計算で r×(r2-r1) の計算を考えているのですが 外積の定義を見ていると2次元では考えられないような気がするのですが この計算はできるのでしょうか?? 誰か詳しい方がいらっしゃればアドバイスお願いします。

  • 内積と外積について

    内積と外積について 2つのベクトルをA,Bと表し、2つのベクトルのなす角をθとします。 また、A=(ax,ay,az),B=(bx,by,bz)です。 内積はA・B=|A||B|cosθと表されこれはスカラー量です。 内積はAのBへの正射影とBの積(もしくは、BのAへの正射影とAの積)と認識しています。 また、A・B=axbx+ayby+azbzとも表されこれはスカラー量です。 A・B=|A||B|cosθ,A・B=axbx+ayby+azbzはどちらも内積の定義なのでしょうか? 外積は|A×B|=|A||B|sinθと表されますが、これもスカラー量ですよね。 外積はベクトル積と呼ばれることもあるようですが、 これは、外積の定義A×B=(aybz-azby,azbx-axbz,axby-ayax)がベクトルとなるからベクトル積と 言われるのでしょうか? |A×B|=|A||B|sinθは定義ではないのですか? 以上、よろしくお願い致します。

  • ベクトルの外積について質問です><

    ベクトルAを|A ベクトルBを|B と表します。 そこでなんですが、ベクトルの内積は ex・ex=1 ex・ey=0ですから |A=-3ex+ey+2ez |B=4ex+2ey-ez の内積をとると-12+2-2=-12となりますよね? それはわかるのですが、では|Aと|Bの外積をとる場合はどうなるのでしょうか?困っています><教えてください>< また|A-|Bなどは普通に同じものどうしを引き算すればよいのですよね? 教えてください><お願いします><

  • 外積に関する質問です。

    外積に関する質問です。 ベクトルaとベクトルbが接していない場合には外積って計算できるんでしょうか? 内積は正射影なのでベクトルaとbが接していなくても出来ると思うのですが、 外積はどうでしょうか?