2020年3月15日日曜日

学習環境

新装版 数学読本3 (松坂 和夫(著)、岩波書店)の第9章(図形と代数の交錯する世界 - 平面上のベクトル)、9.2(ベクトルの応用)、円とベクトルの問39の解答を求めてみる。


  1. それぞれ直角二等辺三角形と1対 n に 内分する点であることから

    A D → = 1 1 + n b → A E → = n b → + c → 1 + n A F → = n 1 + n c →

    よって、

    D F → = A F → - A D → = n 1 + n c → - 1 1 + n b → = - b → + n c → 1 + n

    また、 角 A が直角 な二等辺三角形なので、

    b → · c → = 0 b → = c →

    よって、

    A E → · D F → = n b → + c → 1 + n · - b → + n c → 1 + n = 1 1 + n 2 - n b → · b → + n 2 b → · c → - b → · c → + n c → · c → = n 1 + n 2 - b → 2 + c → 2

    ゆえに、この2つのベクトルは垂直である。

コード

#!/usr/bin/env python3
from unittest import TestCase, main
from sympy import symbols, Matrix

print('39.')

l, n = symbols('l, n', real=True, positive=True)
a = Matrix([0, 0])
b = Matrix([l, 0])
c = Matrix([0, l])
d = b / (1 + n)
e = (n * b + c) / (1 + n)
f = n / (1 + n) * c


class MyTestCase(TestCase):
    def test(self):
        df = f - d
        self.assertEqual(e.dot(df), 0)


if __name__ == "__main__":
    main()

入出力結果(Zsh、PowerShell、Terminal、Jupyter(IPython))

% ./sample39.py -v
39.
test (__main__.MyTestCase) ... ok

----------------------------------------------------------------------
Ran 1 test in 0.001s

OK
%

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