ベクトルの平行と分解

\(\overrightarrow{0}\)でない2つの ベクトル平行であるとは, その向きが同じか反対であるときをいう.
平行なベクトルに対しては,次が成り立つ.
\(\overrightarrow{a}\ne\overrightarrow{0}\) ,\(\overrightarrow{b}\ne\overrightarrow{0}\) のとき,
$$\overrightarrow{a}\mbox{と}\overrightarrow{b}\mbox{が平行} \Longleftrightarrow \overrightarrow{b}=k\overrightarrow{a}\mbox{となる実数}k\mbox{が存在する} $$
これは,ベクトルの実数倍の定義から明らかである.
次に,ベクトルの一次独立について定義する:

\(\overrightarrow{0}\)でない2つのベクトル \(\overrightarrow{a}\),\(\overrightarrow{b}\)に対して, $$s\overrightarrow{a}+t\overrightarrow{b}=\overrightarrow{0} \hspace{20pt}\Longleftrightarrow\hspace{20pt} s=t=0 $$ が成り立つとき, 2つのベクトル\(\overrightarrow{a}\)と\(\overrightarrow{b}\)は 一次独立であるという.

また

一次独立であることと,平行でないことは同値である.

ということについても証明する.

次にベクトルの分解について述べる:
平面上で,\(\overrightarrow{0}\)でない2つのベクトル \(\overrightarrow{a}\),\(\overrightarrow{b}\) が一次独立である(平行でない)とする. このとき,任意のベクトル\(\overrightarrow{p}\)は, $$\overrightarrow{p}=s\overrightarrow{a}+t\overrightarrow{b} \hspace{30pt}(s,t\in\mathbb{R})$$ と一意的に表すことができる.
証明は,ベクトルを 有向線分 で表すことで行われる.

最後に, 上で述べた平面上の一次独立の定義が, 空間内のベクトルに対しても拡張できることについて触れる.


PDF