ベクトル外積計算機
二つの 3D ベクトルの外積を計算し、両方に垂直なベクトルを求めます。
3D ベクトルの外積
両ベクトルの x、y、z 成分を入力してください。
外積について
外積は三次元空間の二つのベクトルに対する演算です。結果は一つのスカラーではなく、別のベクトルになります。このベクトルは入力した両方に垂直なので、向き、面の法線、回転、トルク、空間内の面積を扱う問題で特に役立ちます。順序は重要で、ベクトルを入れ替えると結果の向きが反転します。つまり A と B の外積は、B と A の外積の負です。
この計算機は標準的な成分公式を直接適用します。A = (Ax, Ay, Az)、B = (Bx, By, Bz) に対し、結果の第一成分は AyBz から AzBy を引いた値、第二成分は AzBx から AxBz、第三成分は AxBy から AyBx を引いた値です。この三つの符号付きの差は、単位方向 i、j、k から作るおなじみの行列式を展開することと同じです。整数、小数、負数を入力すると、各成分を計算して順序付き三つ組で表示します。
外積の大きさには幾何学的な意味があり、二つのベクトルが張る平行四辺形の面積に等しくなります。その半分は、同じベクトルで作る三角形の面積です。結果が零ベクトルなら、入力は同方向または逆方向に平行か、一方の長さがゼロです。零でない結果の向きは右手の法則に従います。右手の指を A から B へ曲げると、親指が A と B の外積の方向を指します。
外積は物理、工学、コンピューターグラフィックス、線形代数で広く使われます。トルクは位置ベクトルと力の外積、角運動量は位置と運動量の外積です。描画ソフトは多角形の二辺から面の法線を計算し、幾何の問題では外積の大きさから面積を求めます。手計算では小さな符号ミスが起こりやすいため、各成分を素早く確認するのに便利です。表示式は座標の順序も明確にし、行列式を手で展開した結果と比較しやすくします。
外積の計算例
よく使うベクトルの組が生む向きと大きさを示します。
| ベクトル | 外積 | 解釈 |
|---|---|---|
| A = (1, 0, 0), B = (0, 1, 0) | (0, 0, 1) | x と y の単位ベクトルから、正の z 方向の単位ベクトルが得られます。 |
| A = (2, 3, 4), B = (5, 6, 7) | (-3, 6, -3) | 各成分が零でない一般的な組です。 |
| A = (1, 2, 3), B = (2, 4, 6) | (0, 0, 0) | 平行なベクトルの外積は零です。 |
外積の計算方法
- ベクトル A の x、y、z 成分を入力します。
- ベクトル B の対応する三成分を入力します。
- 「外積を計算」を選び、成分公式で計算します。
- 結果を x、y、z の順で読み、右手の法則で方向を解釈します。
よくある質問
外積では何を計算しますか?
三次元空間で二つの入力ベクトルの両方に垂直なベクトルを求めます。その大きさは両ベクトルが作る平行四辺形の面積にも等しくなります。
ベクトルの順序は重要ですか?
はい。外積に交換法則は成り立ちません。A と B を入れ替えると、大きさが同じで方向が逆のベクトルになります。
外積が零になるのはなぜですか?
同方向または逆方向に平行か、入力の一方が零ベクトルであることを意味します。この場合、正の面積を持つ平行四辺形は張れません。
外積で三角形の面積を求めるには?
一つの頂点で交わる二辺のベクトルの外積を求め、その大きさを二で割ると三角形の面積になります。
小数や負の成分を入力できますか?
はい。各欄は有限の正数、負数、小数を受け付けます。同じ成分公式を変更せずに適用できます。