【質問】高校数Ⅲ:接線に垂直なベクトルの成分がわかりません(法線ベクトルの成分)

〔質問〕
接線に垂直なベクトルの成分が (dy/dt, -dx/dt) となる理由がわかりません
〔回答〕
接線の方向ベクトル (dx/dt, dy/dt) に対して、内積が 0 になるような成分を定めればいいためです。特に指定がなければ (-dy/dt, dx/dt) とかでも結構です。
〔詳細〕
まず、接線のことについては、
オーソドックスには、「x が1変化したときの y の変化分」、つまり、傾き分の方向に接線が伸びていると考えて、(1, dy/dx) とすれば接線の方向ベクトルになっています。
ただ、媒介変数型で与えられているのなら、「t の変化に連動する x の変化分と、y の変化分」を考えることになり、結果として (dx/dt, dy/dt) というものになります。t が時刻なのであればちょうど速度ベクトルの話に対応します。

(dx/dt, dy/dt) と言われるとややこしいですが、実際には (3, 4) みたいな姿をしているということは忘れないでください。
(dx/dt, dy/dt は実際には t の式であるため、t に具体的に何かを代入すれば、対応する値が得られる)

これを踏まえて、求めようとしているベクトル(法線ベクトル)については、接線に対して垂直ということで、内積が0、もしくは、傾きの積が−1の話に持っていけばいいですから、(a, b) に対して (b, -a)(または (-b, a) )のようにすればいいわけです。
(3, 4) なら (4, -3) とすればよく、(dx/dt, dy/dt) に対しては (dy/dt, -dx/dt) が対応することになります。

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

 
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