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双線形関数は物理学でどこに登場しますか?

ベクトル解析で双線形関数というものを勉強したのですが、 物理学ではどこの分野にどういう形で使われるのでしょうか? 検索したりなどしてもみましたが、数学のページだけがかかって、具体的な物理への応用について触れられているページが見つかりませんでした。 出来れば、具体的に教えて頂けないでしょうか?

みんなの回答

  • Akira_Oji
  • ベストアンサー率57% (45/78)
回答No.3

No.2ですが、双曲線関数と双線型関数とを早とちりしたようですね。 双線型関数は量子力学でも出てきそうですね。波動関数と行列、ブラ・ケットなど。 失礼しました。(余興でNo.2の回答も読んでください。)

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  • Akira_Oji
  • ベストアンサー率57% (45/78)
回答No.2

No.1の言われているように、物理のいろいろなところに出てきます。 (例1) もっとも簡単なものは、「2点で支えたひも」や「2鉄塔間の高圧電線」の形は「懸垂線(カテナリー)」と言ってCoshで 表せる。 (例2)微分方程式 d^2y/dx^2=-k^2yの解はCos(kx),Sin(kx)ですが、 d^2y/dx^2=+k^2yの解はCosh(kx),Sinh(kx)です。両者はラプラスの方程式の解と関係があります。 (例3)特殊相対論 普通の2次元x-y座標の原点についての回転では、座標変換は x'= cosθ.x + sinθ.y y'=-sinθ.x + cosθ.y のようになりますが、特殊相対論におけるローレンツ変換は、 2つの慣性系の(x軸方向の)相対速度をvとして tanhθ= v/c とおけば、(cは光速) つぎの2式(*)のようになります。 x' = coshθ.x + sinhθ.ct ct'= sinhθ.x + coshθ.ct    ...(*) これが普通のローレンツ変換と同じであることをみるには、 双線形関数で基本的な関係 coshθ^2 - sinhθ^2 =1を使って、 (両辺をcosh^2(θ)で割ったもの: 1-tanh^2(θ)=1/cosh^2(θ)をつかって、) coshθ = 1/√{1-tanh^2(θ)} = 1/√{1-(v/c)^2} sinhθ = tanh(θ)/ √{1-tanh^2(θ)} = (v/c)/√{1-(v/c)^2} これらを(*)に代入して、 x' = 1/√{1-(v/c)^2}.x + (v/c)/√{1-(v/c)^2}.ct  =(x+vt)/√{1-(v/c)^2} ct'= (v/c)/√{1-(v/c)^2}.x + 1/√{1-(v/c)^2}.ct = {(v/c)x+ct}/√{1-(v/c)^2}   (あるいは両辺をcで割って)  t' = {(v/c^2)x+t}/√{1-(v/c)^2}  すなわち、普通のローレンツ変換 x' = (x+vt)/√{1-(v/c)^2} t' = {(v/c^2)x+t}/√{1-(v/c)^2} となります。 双線形関数は三角関数との関係も含めて大変有用です。

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  • rabbit_cat
  • ベストアンサー率40% (829/2062)
回答No.1

内積とかテンソルとか、物理でもいたるところで使うんじゃないですかね。

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