立方体の90度回転2連続
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2022.06.16____

 立方体の 左側で かつ 下側で かつ 後ろ側 ( 後ろ側とは手前側のこと ) の角を構成する3つの辺に、 x 方面、y 方面、z 方面 という名前を付け、それらをそれぞれ3次元空間座標系の x 軸、y 軸、z 軸 の正の側の軸上に置きます。これを初期状態とします。

    

 初期状態から、立方体を まず z 軸を中心に90°右ネジ方向に回転させ 引き続き y 軸を中心に90°右ネジ方向に回転させると、 x 方面は y 軸の正の側の軸上になり、 y 方面は z 軸の正の側の軸上になり、 z 方面は x 軸の正の側の軸上になります。

 初期状態から、立方体を まず y 軸を中心に90°右ネジ方向に回転させ 引き続き x 軸を中心に90°右ネジ方向に回転させても、 x 方面は y 軸の正の側の軸上になり、 y 方面は z 軸の正の側の軸上になり、 z 方面は x 軸の正の側の軸上になります。

 初期状態から、立方体を まず x 軸を中心に90°右ネジ方向に回転させ 引き続き z 軸を中心に90°右ネジ方向に回転させても、 x 方面は y 軸の正の側の軸上になり、 y 方面は z 軸の正の側の軸上になり、 z 方面は x 軸の正の側の軸上になります。

 以上の3通りありますが、変換前と変換後がすべて同じなので、これらを等しいものとして、次の式で回転による変換を表すことにします。

    ( x 軸, y 軸, z 軸 ) = ( x 方面, y 方面, z 方面 )
              ↓↓
    ( x 軸, y 軸, z 軸 ) = ( z 方面, x 方面, y 方面 )

 この式は、座標基底のベクトリオ( 私によるネーミング )の 1/3巡回転( 私によるネーミング )を表現行列( 私によるネーミング )とする位置ベクトルの写像を担うテンソルを用いて、次のように表すことができます。
    

      ベクトリオ:
        
        
        

    

 初期状態から、立方体を まず y 軸を中心に90°左ネジ方向に回転させ 引き続き z 軸を中心に90°左ネジ方向に回転させると、 x 方面は z 軸の正の側の軸上になり、 y 方面は x 軸の正の側の軸上になり、 z 方面は y 軸の正の側の軸上になります。

 初期状態から、立方体を まず z 軸を中心に90°左ネジ方向に回転させ 引き続き x 軸を中心に90°左ネジ方向に回転させても、 x 方面は z 軸の正の側の軸上になり、 y 方面は x 軸の正の側の軸上になり、 z 方面は y 軸の正の側の軸上になります。

 初期状態から、立方体を まず x 軸を中心に90°左ネジ方向に回転させ 引き続き z 軸を中心に90°左ネジ方向に回転させても、 x 方面は z 軸の正の側の軸上になり、 y 方面は x 軸の正の側の軸上になり、 z 方面は y 軸の正の側の軸上になります。

 以上の3通りありますが、変換前と変換後がすべて同じなので、これらを等しいものとして、次の式で回転による変換を表すことにします。

    ( x 軸, y 軸, z 軸 ) = ( x 方面, y 方面, z 方面 )
              ↓↓
    ( x 軸, y 軸, z 軸 ) = ( y 方面, z 方面, x 方面 )

 この式は、座標基底のベクトリオ( 私によるネーミング )の 2/3巡回転( 私によるネーミング )を表現行列( 私によるネーミング )とする位置ベクトルの写像を担うテンソルを用いて、次のように表すことができます。
    

 さて、次のような式が成り立ちます。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

 ということは、次の3つのテンソルからなる集合は、テンソルの合成に関して群になっているということです。
        

 群の乗積表 : * 第1行の第2列〜第4列は かけられる行列、 第2行〜第4行の第1列は かける行列