重心が原点にある三角形の内積行列
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2017.06.04


  三角形の重心が原点にあるとき、 三角形のそれぞれの頂点の位置ベクトルの内積行列は三角形の辺の長さを用いて表すことができます。

  三角形ABCの辺ABの長さを x 、 辺ACの長さを y 、 辺BCの長さを z とします。 三角形ABCの重心が直交座標系の原点に重なるように置き、 Aの位置ベクトルを ,Bの位置ベクトルを , Cの位置ベクトルを とします。 すると、 3つのベクトルたちの内積行列 は次のようになります。

     
     

  なぜこのような式で表されるのかを、 今回は考えてみることにしましょう。

三角形の頂点 A, B,C の相互の間隔 ( 辺の長さたち ) を表す行列を次のように表すことにします。
     

行列の要素をすべて2乗してから2で割ると次のようになります。
     

第1行目、 2行目、 3行目 の平均値をそれぞれ m1 , m2 , m3 とすると、
     

すべての要素の平均を m0 とすると、
     

そこで、 次のような行列を作ります。
   

これを xyz で表すと次のようになります。

   

なぜなら、 たとえば、 第1行第2列 の要素を計算すると次のようになるので。

     

  Aの位置座標を 、 Bの位置座標を とすると、 Cの位置座標は になります。   これから、 行列 a1 , a2, b1, b2 を用いて表すようにしていきます。

     

   
   
   
   
   
   

したがって、
   
ここで、
     

したがって、
   

ちなみに、
   

 ※ 参照: 大学生のための数学 > 統計学 > 多次元尺度構成法 ( MDS )