ベクトル $A = (\cos\theta, \sin\theta, 0)$ とベクトル $B = (-\sin\theta, \cos\theta, 0)$ が与えられたとき、これらのベクトルの外積 $A \times B$ を求める。

幾何学ベクトル外積三角関数
2025/4/24

1. 問題の内容

ベクトル A=(cosθ,sinθ,0)A = (\cos\theta, \sin\theta, 0) とベクトル B=(sinθ,cosθ,0)B = (-\sin\theta, \cos\theta, 0) が与えられたとき、これらのベクトルの外積 A×BA \times B を求める。

2. 解き方の手順

ベクトルの外積の公式を用いる。ベクトル A=(a1,a2,a3)A = (a_1, a_2, a_3) とベクトル B=(b1,b2,b3)B = (b_1, b_2, b_3) の外積 A×BA \times B は次のように計算される。
A×B=(a2b3a3b2,a3b1a1b3,a1b2a2b1) A \times B = (a_2b_3 - a_3b_2, a_3b_1 - a_1b_3, a_1b_2 - a_2b_1)
与えられたベクトル A=(cosθ,sinθ,0)A = (\cos\theta, \sin\theta, 0)B=(sinθ,cosθ,0)B = (-\sin\theta, \cos\theta, 0) を外積の公式に当てはめる。
A×B=(sinθ00cosθ,0(sinθ)cosθ0,cosθcosθsinθ(sinθ)) A \times B = (\sin\theta \cdot 0 - 0 \cdot \cos\theta, 0 \cdot (-\sin\theta) - \cos\theta \cdot 0, \cos\theta \cdot \cos\theta - \sin\theta \cdot (-\sin\theta))
A×B=(00,00,cos2θ+sin2θ) A \times B = (0 - 0, 0 - 0, \cos^2\theta + \sin^2\theta)
三角関数の恒等式 cos2θ+sin2θ=1\cos^2\theta + \sin^2\theta = 1 を用いる。
A×B=(0,0,1) A \times B = (0, 0, 1)

3. 最終的な答え

(0,0,1)(0, 0, 1)

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