ベクトル $\vec{a} = (\sqrt{6}, \sqrt{2})$ とベクトル $\vec{b} = (\sqrt{3}, -1)$ のなす角 $\theta$ を求める問題です。

幾何学ベクトル内積角度
2025/8/13

1. 問題の内容

ベクトル a=(6,2)\vec{a} = (\sqrt{6}, \sqrt{2}) とベクトル b=(3,1)\vec{b} = (\sqrt{3}, -1) のなす角 θ\theta を求める問題です。

2. 解き方の手順

ベクトルの内積の定義を利用します。
ab=abcosθ\vec{a} \cdot \vec{b} = |\vec{a}| |\vec{b}| \cos \theta
より、
cosθ=abab\cos \theta = \frac{\vec{a} \cdot \vec{b}}{|\vec{a}| |\vec{b}|}
を計算し、θ\theta を求めます。
まず、ab\vec{a} \cdot \vec{b} を計算します。
ab=(6)(3)+(2)(1)=182=322=22\vec{a} \cdot \vec{b} = (\sqrt{6})(\sqrt{3}) + (\sqrt{2})(-1) = \sqrt{18} - \sqrt{2} = 3\sqrt{2} - \sqrt{2} = 2\sqrt{2}
次に、a|\vec{a}| を計算します。
a=(6)2+(2)2=6+2=8=22|\vec{a}| = \sqrt{(\sqrt{6})^2 + (\sqrt{2})^2} = \sqrt{6 + 2} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2}
次に、b|\vec{b}| を計算します。
b=(3)2+(1)2=3+1=4=2|\vec{b}| = \sqrt{(\sqrt{3})^2 + (-1)^2} = \sqrt{3 + 1} = \sqrt{4} = 2
よって、
cosθ=22(22)(2)=2242=12\cos \theta = \frac{2\sqrt{2}}{(2\sqrt{2})(2)} = \frac{2\sqrt{2}}{4\sqrt{2}} = \frac{1}{2}
cosθ=12\cos \theta = \frac{1}{2} となる θ\thetaθ=π3\theta = \frac{\pi}{3} (または 6060^\circ) です。

3. 最終的な答え

θ=π3\theta = \frac{\pi}{3}

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