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記事No.82089に関するスレッドです

平行なベクトル(ルートの計算) / かとう(高2)
画像の問題で、自分は左(1)のように考えました。解説に囲んだ部分の内容を使うとだけ書いてあり、使おうとしましたが(右)、ルートの計算で止まってしまいました。ルート a1の二乗+a2の二乗 と、ルート b1の二乗+b2の二乗 のかけ算です。
・この計算の仕方を教えて下さい(深く考えすぎ…?)
・左の示し方に何か問題はありますか?
教えて頂けると嬉しいです。見づらい画像ですみません。

No.82089 - 2022/05/18(Wed) 22:03:11

Re: 平行なベクトル(ルートの計算) / ast
> ・この計算の仕方を教えて下さい(深く考えすぎ…?)
(ベクトルの大きさが常に0以上であることを考慮すれば) ルートの計算は一切することなく以下のように議論を済ませることができます:
つまり, 囲まれた部分の内容は "a//b ⇔ (ab)^2=|a|^2|b|^2" と同じこと
# 実際, |a|>0 かつ |b|>0 (したがって |a||b|>0) なので, 必ず √(|a|^2|b|^2) = |a||b|
ですから, この等式に (ab)^2 = (a[1]b[1]+a[2]b[2])^2 および |a|^2=a[1]^2+a[2]^2, |b|^2=b[1]^2+b[2]^2 をそれぞれ代入して整理すれば所期の等式を得ます.

> ・左の示し方に何か問題はありますか?
とくに問題ありません, ごく標準的な解答のひとつだと思います.
# 模範解答を心掛けるのであれば
# a0 かつ b0 なので, k≠0 であることを断っておく (追記: 最初の行で "k(≠0) は実数" とする程度で十分)
# b[1]=0 または b[2]=0 である場合は別に証明する
# の2点をケアしてあるとなおよいでしょう.

No.82090 - 2022/05/18(Wed) 23:10:12

Re: 平行なベクトル(ルートの計算) / かとう(高2)
教えて頂きありがとうございます。
両辺を二乗すればよかったんですね…なるほどです。
ただ、質問なのですが、
> # a≠0 かつ b≠0 なので, k≠0 であることを断っておく
これはなぜですか?
> # b[1]=0 または b[2]=0 である場合は別に証明する
こちらは、これらで割っているので理解できます。

No.82093 - 2022/05/19(Thu) 06:26:34

Re: 平行なベクトル(ルートの計算) / ast
# 念のため断っておきますが, そう書かないと模範解答でないという意図は全くありません.
# (個人的にはもとの内容で特に問題ないというスタンス)

> > # a≠0 かつ b≠0 なので, k≠0 であることを断っておく
> これはなぜですか?

k=0 となり得るならそのときは b[1],b[2] がどんな値だったとしても a=kb が成立してしまうからです.
# 「零ベクトル 0 は任意のベクトルに対して平行 (かつ垂直)」とする場合もありますが, 普通は除きます
# (本問ではそもそも除いてあるので障害にはなりませんが, 埒外なのではないということです).
## ただ実際に, 平行条件 a[1]b[2]-a[2]b[1]=0 は a,b の一方または両方が零ベクトルの場合を含みます.

あるいは記述内容の問題として, 例えば, a[1]=0 のとき (断り書きがないなら) a[1]=kb[1] から "k=0 または b[1]=0" ですが, 最初から k≠0 ととれることを確認してそのことを断ってあるなら単に "b[1]=0" として話を進められます (し, k=0 と早合点してしまうミスも防げます (まあ, (0≠)a[2]=kb[2] のほうを条件に k=0 を除けば済む話ではありますが)).

以下は余談:
平行関係 a//ba,b に関して対称なので, 最初の画像の (1) のように書いて b[1]=0 または b[2]=0 のときを特別な場合として扱うなら a[1]=0 または a[2]=0 の場合も同様の扱いをしなければならないかというと, 実際には (a=kb がそもそも "a,b が非対称な記述" なので) そうなりません (強いて述べるなら, a[1]=0 または a[2]=0 は, a の側からは k=0 という条件に包含される a[1]=a[2]=0 の場合しか見ないで, 一方だけ0の場合は b の側から調べている, ということになります).
# これに対して, (2) のやり方は対称な記述ですね.

No.82094 - 2022/05/19(Thu) 06:55:34

Re: 平行なベクトル(ルートの計算) / かとう(高2)
丁寧な回答本当にありがとうございます。完全ではないですが、なんとなく分かってきました。
証明の時の断り書き?や場合分けについては、何をどこまで書けば、と苦手意識があったのですが、適当に丸付けせずそう書いてある理由を考えるようにしようと思います!

No.82111 - 2022/05/19(Thu) 23:48:05