Up 「公式」──「単位は何でもあり」 作成: 2018-01-23
更新: 2018-02-20


    小学数学では,「タテ × ヨコ = 面積」を「公式」として覚えるふうになっている。

    ところで,この言い回しを「公式」にするということは,「単位は何でもあり」にしているということである。
    したがって,これを「公式」として使えるということには,「単位は何でもあり」の意味を知っているということが含まれる。
    さて,「単位は何でもあり」の意味は?


    「単位は何でもあり」の意味は,つぎの通りである:
      《ある長さの単位で「タテ×ヨコ」が同じになる長方形同士は,
       どんな長さの単位でも「タテ×ヨコ」が同じになる》

    例えば,
      タテの長さの単位:\({\bf L}_1\)
      ヨコの長さの単位:\({\bf L}_2\)
    に対し,
      \[ \xi^1 \,{\bf L}_1 \otimes \xi^2 \,{\bf L}_2 = \eta^1 \,{\bf L}_1 \otimes \eta^2 \,{\bf L}_2 \]
    であったとする。
    ここで,別の単位をとる:
      タテの長さの単位:\({\bf L'}_1\)
      ヨコの長さの単位:\({\bf L'}_2\)
    そして,この単位に対して,つぎのようになるとする:
      \[ \xi^1 \,{\bf L}_1 = \xi'^1 \,{\bf L'}_1 \quad \xi^2 \,{\bf L}_2 = \xi'^2 \,{\bf L'}_2 \\ \eta^1 \,{\bf L}_1 = \eta'^1 \,{\bf L'}_1 \quad \eta^2 \,{\bf L}_2 = \eta'^2 \,{\bf L'}_2 \]
    「単位は何でもあり」とは,この場合つぎが成り立つということである:
      \[ \xi'^1 \,{\bf L'}_1 \otimes \xi'^2 \,{\bf L'}_2 = \eta'^1 \,{\bf L'}_1 \otimes \eta'^2 \,{\bf L'}_2 \]
    そして,実際これは成り立つ:
      \[ \begin{align*} & \xi'^1 \,{\bf L'}_1 \otimes \xi'^2 \,{\bf L'}_2 \\=\ & \xi^1 \,{\bf L}_1 \otimes \xi^2 \,{\bf L}_2 \\=\ & \eta^1 \,{\bf L}_1 \otimes \eta^2 \,{\bf L}_2 \\=\ & \eta'^1 \,{\bf L'}_1 \otimes \eta'^2 \,{\bf L'}_2 \end{align*} \]