3つの空間ベクトル\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c}\in\mathbb{R}^3に対して1つの実数を対応させるような関数

 F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})\in\mathbb{R}

が次の性質を満たすものとする.(性質1)(性質2)を「多重線形性」,(性質3)を「交代性」と呼ぶ.

(性質1)任意のベクトル\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c}と任意の実数pに対して

F(p \boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})=p F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})

(性質2)任意のベクトル\boldsymbol{a},\boldsymbol{a}',\boldsymbol{b},\boldsymbol{c}に対して

F(\boldsymbol{a} + \boldsymbol{a}',\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})=F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})+F(\boldsymbol{a}',\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})

(性質3)任意のベクトル\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c}に対して

F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})=-F(\boldsymbol{b},\boldsymbol{a},\boldsymbol{c}),  F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})=-F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{c},\boldsymbol{b})

(性質4)\boldsymbol{e}_1=\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix},\,\, \boldsymbol{e}_2=\begin{pmatrix}0\\1\\0\end{pmatrix}  ,\,\,\boldsymbol{e}_3=\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}に対して,

F(\boldsymbol{e}_1,\boldsymbol{e}_2,\boldsymbol{e}_3)=1である.


以下の問いに答えよ.証明や計算をするときには,どの性質を用いて導いたかを書いておくこと.

(1) F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})=F(\boldsymbol{b},\boldsymbol{c},\boldsymbol{a})を示せ.

(2) F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{a},\boldsymbol{b})=0を示せ.

(3) F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b}+\boldsymbol{b}',\boldsymbol{c})=F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})+F(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b}',\boldsymbol{c})を示せ.

(4) F\left(\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix},\begin{pmatrix}0\\2\\0\end{pmatrix},\begin{pmatrix}0\\0\\3\end{pmatrix}\right)を求めよ

(5) F\left(\begin{pmatrix}0\\1\\1\end{pmatrix},\begin{pmatrix}1\\0\\1\end{pmatrix},\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}\right)を求めよ

(6) \boldsymbol{a}=\begin{pmatrix}a\\b\\c\end{pmatrix},\boldsymbol{b}=\begin{pmatrix}a'\\b'\\c'\end{pmatrix},\boldsymbol{c}=\begin{pmatrix}a' '\\b' '\\c''\end{pmatrix}に対してF(\boldsymbol{a},\boldsymbol{b},\boldsymbol{c})はどのような式になると考えられるか.直接計算により求めよ.(計算の詳細をすべて書くのは大変なので,計算の手順を上手に説明できれば良い.)

(7) (6)と同じ結果を「一意性」という言葉を用いて証明することを試みよ.(簡単に証明できるとは限らない.こまごました計算をしないで済む,という程度の話である.)


最終更新:2010年10月30日 20:11