数学のブログ

行列式 行列式の幾何学的意味 空間ベクトル、内積と外積、等式、行列式

手を動かしてまなぶ 線形代数 (藤岡 敦(著)、裳華房)の第3章(行列式)、11(行列式の幾何学的意味)、基本問題の問11.4の解答を求めてみる。

1

( a × b ) · c = det [ a b c ] ( b × c ) · a = det [ b c a ] = - det [ c b a ] = det [ a b c ] ( c × a ) · b = det [ c a b ] = - det [ a c b ] = det [ a b c ]

よって、

( a × b ) · c = ( b × c ) · a = ( c × a ) · b

2

a = ( a 1 , a 2 , a 3 ) b = ( b 1 , b 2 , b 3 ) c = ( c 1 , c 2 , c 3 )

とおく。

a × b = ( a 2 b 3 - a 3 b 2 , a 3 b 1 - a 1 b 3 , a 1 b 2 - a 2 b 1 ) ( a × b ) × c = ( ( a 3 b 1 - a 1 b 3 ) c 3 - ( a 1 b 2 - a 2 b 1 ) c 2 , ( a 1 b 2 - a 2 b 1 ) c 1 - ( a 2 b 3 - a 3 b 2 ) c 3 , ( a 2 b 3 - a 3 b 2 ) c 2 - ( a 3 b 1 - a 1 b 3 ) c 1 ) = ( a 3 b 1 c 3 - a 1 b 3 c 3 - a 1 b 2 c 2 + a 2 b 1 c 2 , a 1 b 2 c 1 - a 2 b 1 c 1 - a 2 b 3 c 3 + a 3 b 2 c 3 , a 2 b 3 c 2 - a 3 b 2 c 2 - a 3 b 1 c 1 + a 1 b 3 c 1 )

また、

( a · c ) b = ( a 1 c 1 + a 2 c 2 + a 3 c 3 ) ( b 1 , b 2 , b 3 ) = ( a 1 b 1 c 1 + a 2 b 1 c 2 + a 3 b 1 c 3 , a 1 b 2 c 1 + a 2 b 2 c 2 + a 3 b 2 c 3 , a 1 b 3 c 1 + a 2 b 3 c 2 + a 3 b 3 c 3 ) ( b · c ) a = ( b 1 c 1 + b 2 c 2 + b 3 c 3 ) ( a 1 , a 2 , a 3 ) = ( a 1 b 1 c 1 + a 1 b 2 c 2 + a 1 b 3 c 3 , a 2 b 1 c 1 + a 2 b 2 c 2 + a 2 b 3 c 3 , a 3 b 1 c 1 + a 3 b 2 c 2 + a 3 b 3 c 3 ) ( a · c ) b - ( b · c ) a = ( a 2 b 1 c 2 + a 3 b 1 c 3 - a 1 b 2 c 2 - a 1 b 3 c 3 , a 1 b 2 c 1 + a 3 b 2 c 3 - a 2 b 1 c 1 - a 2 b 3 c 3 , a 1 b 3 c 1 + a 2 b 3 c 2 - a 3 b 1 c 1 - a 3 b 2 c 2 )

よって、

( a × b ) · c = ( a · c ) b - ( b · c ) a