9.3.5 量の積の“面積”図式



 長さの系,面積の系をそれぞれ量の系

((QL,+),(+,+,×),×), ((QA,+),(+,+,×),×)

と見なす。長さの単位uLを定め,そして,一辺の長さがuLの正方形の面積uAを,面積の単位と定める。

 さらに,Fを,関係:
F(uL,uL)=uA

で決まる複比例関数:QL×QL─→QA とする。長さx,yに対する面積F(x,y) は,タテの長さx,ヨコの長さyの長方形の面積と一致する。

 さて,一般に三つの量の系 ((Qi,+),(+,+,×),×) (i=1,2,3)の間の複比例関数

f:Q1×Q2 ─→ Q3

は,以下の手続きによって,複比例関数Fと同一視できる。

 即ち,Qiの単位ui(i=1,2,3)を

f(u1,u2)=u3
であるようにとり,
i(ui)=uL(i=1,2),f3(u3)=uA
で決まる同型
i:Qi─→QL(i=1,2),f3:Q3─→QA

を介して,fとFを図式:


のように同一視する。

 積f(u1×ξ,u2×ξ) には面積F(uL×ξ,uL×η) ──即ち,タテの長さuL×ξ,ヨコの長さuL×ηの長方形の面積──が対応する。そこで,

f(u1×ξ,u2×η)=u3×ζ

となるζを求めるためのξ×ηの計算が,長方形の面積計算のイメージで行なえることになる。

 実際,面積図式:


の中の単位を書き換えた


がfの図式として使われるようになり,さらには,


が,積ξ×ηの図式として使われるようになる。

 例えば積分計算(註)が面積計算の意識で行なえるのは,以上の理由による。



(註) 運動のグラフ表示で〈経過時間〉を横軸にとり〈速度〉を縦軸にとるとき,〈移動距離〉が面積の形で現われる: