ベクトル $\vec{a} = (-4, 3)$ に垂直な単位ベクトルを求める問題です。

幾何学ベクトル垂直単位ベクトル内積
2025/6/29

1. 問題の内容

ベクトル a=(4,3)\vec{a} = (-4, 3) に垂直な単位ベクトルを求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、ベクトル a\vec{a} に垂直なベクトル b=(x,y)\vec{b} = (x, y) を求めます。
ab=0\vec{a} \cdot \vec{b} = 0 となるので、
4x+3y=0-4x + 3y = 0
3y=4x3y = 4x
y=43xy = \frac{4}{3}x
次に、単位ベクトルであることから、ベクトルの大きさは1です。
b=1|\vec{b}| = 1
x2+y2=1x^2 + y^2 = 1
y=43xy = \frac{4}{3}x を代入すると、
x2+(43x)2=1x^2 + (\frac{4}{3}x)^2 = 1
x2+169x2=1x^2 + \frac{16}{9}x^2 = 1
99x2+169x2=1\frac{9}{9}x^2 + \frac{16}{9}x^2 = 1
259x2=1\frac{25}{9}x^2 = 1
x2=925x^2 = \frac{9}{25}
x=±35x = \pm \frac{3}{5}
x=35x = \frac{3}{5} のとき、
y=4335=45y = \frac{4}{3} \cdot \frac{3}{5} = \frac{4}{5}
よって、b=(35,45)\vec{b} = (\frac{3}{5}, \frac{4}{5})
x=35x = -\frac{3}{5} のとき、
y=43(35)=45y = \frac{4}{3} \cdot (-\frac{3}{5}) = -\frac{4}{5}
よって、b=(35,45)\vec{b} = (-\frac{3}{5}, -\frac{4}{5})

3. 最終的な答え

ベクトル a=(4,3)\vec{a} = (-4, 3) に垂直な単位ベクトルは、 (35,45)(\frac{3}{5}, \frac{4}{5})(35,45)(-\frac{3}{5}, -\frac{4}{5}) です。

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