Math Problem Statement

ちなみに、スカラー部とiも、

q1=a + 0 i + 0 j + 0 k

q2=0 + b i + 0 j + 0 k

なので、

Re(q1 q2)=Re((a + 0 i)(0 + b i))= Re(a b i)=0

で、直交してるということですか?

Solution

はい、その通りです!クォータニオン q1q_1q2q_2 が直交していることは、スカラー部(実部) Re(q1q2)\text{Re}(q_1 q_2) が 0 になることから確認できます。

詳細に説明すると:

  1. 与えられたクォータニオンの形:

    • q1=a+0i+0j+0kq_1 = a + 0i + 0j + 0k(スカラー部のみ)
    • q2=0+bi+0j+0kq_2 = 0 + bi + 0j + 0k(純虚部)
  2. q1q2q_1 q_2 を計算: q1q2=(a+0i)(0+bi)q_1 q_2 = (a + 0i)(0 + bi) 展開すると: =a(0+bi)+0i(0+bi)= a(0 + bi) + 0i(0 + bi) ここで、1つずつ計算します:

    • a(0+bi)=abia(0 + bi) = abi
    • 0i(0+bi)=00i(0 + bi) = 0(第2項は0になる)

    よって、積は: q1q2=abiq_1 q_2 = abi

  3. スカラー部(実部) Re(q1q2)\text{Re}(q_1 q_2) クォータニオン q1q2=abiq_1 q_2 = abi には実部がありません(abiabi は純虚部なので実部は0)。 Re(q1q2)=0\text{Re}(q_1 q_2) = 0

  4. 直交性の確認: クォータニオンが直交しているための条件は、スカラー部が 0 であることです。この場合、Re(q1q2)=0\text{Re}(q_1 q_2) = 0 が成り立っているので、q1q_1q2q_2 は直交していると結論づけられます。


要点まとめ:

  • q1q_1 がスカラー部のみで、q2q_2 が純虚部を持つクォータニオンの場合、積 q1q2q_1 q_2 の実部は常に 0 になります。
  • このことから、スカラー部だけのクォータニオンと純虚部だけのクォータニオンは常に直交しています。

何か不明点や詳細を知りたいことはありますか?


以下は関連する質問です:

  1. クォータニオンの直交条件についての一般的な定義は?
  2. 純虚部のみのクォータニオン同士の積の性質は?
  3. q1q2q_1 q_2 の虚部成分(i,j,ki, j, k)を具体的に計算するとどうなる?
  4. 実部と虚部のスカラー積が直交性に与える影響は?
  5. 他の応用例(例えば、3次元回転)でクォータニオンの直交性がどのように使われるか?

TIP: クォータニオンのスカラー部(実部)は、2つのクォータニオンの「内積」に対応しています。

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Quaternion Algebra
Orthogonality
Complex Numbers

Formulas

Quaternion Multiplication: (a + bi + cj + dk)(e + fi + gj + hk)
Real Part of Quaternion: Re(q) = scalar part of q

Theorems

Quaternion Orthogonality: Real part of the product of two quaternions is zero if they are orthogonal.

Suitable Grade Level

University Level (Advanced Mathematics or Physics)