$$ \:a $$の単位ベクトル:$$ \:1(\:a) $$ EditToHeaderToFooter

単位ベクトルとは、長さが$$ 1 $$のベクトルである。任意のベクトル$$ \:a $$に対し、長さは$$ | \:a | $$と表記され、単位ベクトルは$$ \ffd{\:a}{|\:a|} $$となる。

単位ベクトルの表記法として、一応$$ \:a $$のように文字を与えられた場合は$$ \hat{\:a} $$というのがある。*1。しかし、この表記法は$$ \:a + \:b $$$$ \:\nabla f $$のような式には使えない。

そこで、凌宮数学では、単位ベクトルを「$$ \:1 $$」と表記する。大きさが「1」だから「1」と書きたいだけだが、これより式が直感的に読みやすくなる。また、表記の自由度を高めるため、作用対象との関係を以下の2通りとする。

  1. 添字表記:任意のベクトル$$ \:a $$に対する単位ベクトルは$$ \:1_\:a $$と表記する。これは主に$$ \hat{\:a} $$の表記に対応し、全体を一つの記号として扱うときに用いる省略記法である。
  2. 関数表記:任意のベクトル$$ \:a $$に対する単位ベクトルは$$ \:1(\:a) $$と表記する。これより、式に対して$$ \:1(\:a + \:b) $$$$ \:1(\:\nabla f) $$のように表記できる。

様々な単位ベクトルの例 EditToHeaderToFooter

以下に様々な単位ベクトルを例示してみる。中には、通常はワザワザ単位ベクトルであることを示さないものまで含むが、「1」っぽく書いて初めて気づくのであれば、この「$$ \:1 $$」は役になったことになる。

通常のベクトル(既出) EditToHeaderToFooter

$$ x $$$$ y $$$$ z $$座標系の単位ベクトルは、添字表記を用いて$$ \:1_x $$$$ \:1_y $$$$ \:1_z $$と表記する。

任意のベクトル$$ \:a $$に対し、単位方向ベクトルを$$ \:1(\:a) $$または$$ \:1_{\:a} $$と表記する。

スカラー EditToHeaderToFooter

スカラーは$$ 1 $$を基底とする1次元ベクトルと見なすことができる。このため、任意のスカラー$$ s $$の単位ベクトルを$$ \:1(s) $$$$ \equiv $$$$ \:1_1 = 1 $$と表記できる。

複素数 EditToHeaderToFooter

虚数単位は複素数の基底と見なすことができ、$$ | \:i | = 1 $$のため正規である。このため、$$ \:i $$$$ \:1_{\:i} $$と表記できる。

*1 一部の教科書やWikipedia/単位ベクトル
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