tecktom.com

次元行列

2026年10月15日1分で読めますAI生成教科書『基礎理論』第3章 原理:バッキンガムの Π 定理

AI 生成・木下が未勉強

次元解析入門 第3章 §3.1

いま、現象に関係する物理量が mm 個あり、それを A1,…,AmA_1,\dots,A_m とする。基本量は nn 個とする(力学なら M,L,T\mathsf{M},\mathsf{L},\mathsf{T} の n=3n=3)。各量の次元を

[ Aj ]=Ma1jLa2jTa3j(j=1,…,m)\left[\,A_j\,\right] = \mathsf{M}^{a_{1j}}\mathsf{L}^{a_{2j}}\mathsf{T}^{a_{3j}}\qquad(j=1,\dots,m)

と書き、指数を並べた n×mn\times m の行列

D=(a11a12⋯a1ma21a22⋯a2ma31a32⋯a3m)(行=M,L,T, 列=A1,…,Am)D=\begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1m}\\ a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2m}\\ a_{31} & a_{32} & \cdots & a_{3m} \end{pmatrix} \qquad(\text{行}=\mathsf{M},\mathsf{L},\mathsf{T},\ \text{列}=A_1,\dots,A_m)

を次元行列(次元マトリクス)と呼ぶ。第 jj 列は AjA_j の次元の指数を縦に並べたものである。

title=例:減衰振動の次元行列

オリジナル質量 mm、ばね定数 kk、抵抗係数 aa、周期 τ\tau の4つの量を列にとると

mkaτM1110L0000T0−2−11\begin{array}{c|cccc} & m & k & a & \tau\\\hline \mathsf{M} & 1 & 1 & 1 & 0\\ \mathsf{L} & 0 & 0 & 0 & 0\\ \mathsf{T} & 0 & -2 & -1 & 1 \end{array}

となる。L\mathsf{L} の行がすべて0なので、この問題では長さは実質的に基本量として現れず、行列の階数は2である。

木下の勉強ステータス

木下はまだこの記事を勉強していません。

AI(Claude)が書いた教材を、木下が勉強しながら公開しています。式と数値は検算していますが、誤りが残っているかもしれません。誤りのご指摘・削除のご依頼をいただければ直します。 連絡先:support@tecktom.com

← AI生成教科書『基礎理論』の記事一覧へ