2次元の面と3次元の立体との関係

2次元と3次元の関係

次は2次元と3次元で見てみよう。

 

 f(x)=x^{2}をxで積分すると、 \dfrac{1}{3}x^{3}となる。

 

 \dfrac{1}{3}x^{3}は、積分する前の2次元のf(x)= x^{2}では下記のオレンジの四角錐の体積を表している。

 

四角錐の公式に \dfrac{1}{3}が出て来る理由でもある。

 

 

 f(x)=\dfrac{1}{3}x^{3} \dfrac{1}{3}の意味は、3次元に住む我々は縦横高さが掛け合わさった x^{3}という空間をすべて捉えられるが( x^{3}の係数は1。1とは全部見えている状態)、2次元の者が積分メガネを使って3次元を見ている時は、空間の \dfrac{1}{3}しか把握してないということだ。

 

四角錐の部分を拡大してみると、3次元方向への変化が見て取れる。

 

 f(x)=\dfrac{1}{3}x^{3}の指数は3なので3次元。3次元なので立体。

 

 f(x)=\dfrac{1}{3}x^{3}をグラフに表すと曲線になる。

 

つまり、立体を1次元の線で表すと、2次元の面同様に、曲線になる。

 

 

そして、yの値は四角錐の体積である。

 

一方、体積の変化は、各xにおける「傾き」に表れてくる。

 

「傾き」は1次元の線なのに、2次元の面積の変化や、3次元の体積の変化を表せるから不思議だ。

 

 

0次元から1次元。

1次元から2次元。

2次元から3次元。

 

とすべて同じ考え方で積分を捉えることができた。

 

このように考えると、3次元に住む我々が、積分メガネなるもので4次元を見れたとしてもその \dfrac{1}{4}しか見れないと予想できる。

 

要は、積分とは低次元で何らかの変化が起きている時、各次元で、その変化はどう見えているかの話である。

 

逆に、低次元でなにも変化がない時、高次元には何も表れてこない。

 

今、我々が住む3次元という、日々変わりゆく変化を知覚しているということは、下位次元での何らかの変化が絶え間なく起きていると示唆される。

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