|
初めまして。どうも解き方がわからない問題があるので教えてください。
四面体OABCについて、OA,OB,OCをそれぞれ1:1、2:1,3:1に内分する点を順にP,Q,Rとし、△PQRの重心をGとする。vec{OA}=vec{a},vec{OB}=vec{b},vec{OC}=vec{c}とするとき、次の問に答えよ。
(1)vec{OG}をvec{a},vec{b},vec{c}で表せ。
(2)OGが平面上ABCと交わる点をHとする。vec{OH}をvec{a},vec{b},vec{c}で表せ。
以上です。よろしくお願いします。
|
|
◇池田 敦さん
の ホームページ
[Profile 大阪府に住む大学院生の男性の方] 投稿日:2002/6/10(月)23:58
|
|
助っ人の池田です。
まず vec{OP}, vec{OQ}, vec{OR} を vec{a}, vec{b},
vec{c} で求めるとどうなるかと言いますと、
vec{OP}=(1/2)vec{a},
vec{OQ}=(2/3)vec{b},
vec{OR}=(3/4)vec{c}
となります。
(1) △PQR の重心の座標は
vec{OG}=frac{vec{OP}+vec{OQ}+vec{OR}}{3}
=frac{(1/2)vec{a}+(2/3)vec{b}+(3/4)vec{c}}{3}
=(1/6)vec{a}+(2/9)vec{b}+(1/4)vec{c}
となります。
(2) 実数 k に対して vec{OH}=k vec{OG} とおいてみます。
(H は OG の延長上にありますから)
すると
vec{OH}=k vec{OG}
=k((1/6)vec{a}+(2/9)vec{b}+(1/4)vec{c})
=(1/6)k vec{a}+(2/9)k vec{b}+(1/4)k vec{c}
となります。
ここで H が平面 ABC 上にあるのですから、それぞれの係数の和、つまり
(1/6)k+(2/9)k+(1/4)k
が1でなければなりません。ですから
(1/6)k+(2/9)k+(1/4)k=1
(1/6+2/9+1/4)k=1
(23/36)k=1
k=36/23
となります。これを元の式に代入すれば
vec{OH}=(1/6)(36/23)vec{a}+(2/9)(36/23)vec{b}+(1/4)(36/23)vec{c}
=(6/23)vec{a}+(8/23)vec{b}+(9/23)vec{c}
となります。
|
|
|
◇大化さん
[Profile 関東地方に住む高校3年生の女性の方] 投稿日:2002/6/11(火)00:06
|
|
どうもありがとうございました。
本当に助かりました。
|
|
|
◇新矢さん
[Profile 兵庫県に住む男性の方] 投稿日:2002/6/11(火)00:17
|
|
大化さん,はじめまして。大化の改新からのHNなんですか?
(2)のいわゆる“共面条件”
vec{h}=l vec{a}+m vec{b}+c vec{c} と表せるとき,
4点 A,B,C,H が同一平面内にあるならば,l+m+n=1 である。
のところが解かりにくいと思いますので,これを簡単に説明します。
今,4点 A,B,C,H が同一平面内にあるとすると,
vec{AH}=α vec{AB}+β vec{AC} と表すことができますね。
これを,位置ベクトルで書きなおすと
vec{h}-vec{a}=α (vec{b}-vec{a})+β(vec{c}-vec{a})
=α vec{b}-α vec{a}+β vec{c}-β vec{a}
vec{h}=(1-α-β)vec{a}+α vec{b}+β vec{c} が成り立ちます。
ここで,改めて vec{a}の係数をl,vec{b}の係数をm,vec{c}の係数をn
と置きなおすと,l=1-α-β ,m=α ,n=β
ですから,l+m+n=1 が成立します。
(1) は vec{g}=frsc{1}{6} vec{a}+frac{2}{9} vec{b}+frac{1}{4}
vec{c}
になると,思います。
vec{h}=k vec{g} とすると,
vec{h}=frac{k}{6} vec{a}+frac{2k}{9} vec{b}+frac{k}{4} vec{c}
…@
共面条件(係数和=1)より,frac{k}{6}+frac{2k}{9}+frac{k}{4}=1
これを解いて k=36/23 ,@に代入して
vec{h}=frac{6}{23} vec{a}+frac{8}{23} vec{b}+frac{9}{23} vec{c}
|
|
|
◇新矢さん
[Profile 兵庫県に住む男性の方] 投稿日:2002/6/11(火)00:19
|
|
池田先生,いつもご丁寧で解かりやすい回答,ありがとうございます。
みごとにレスかぶっちゃいましたね。
|
|
|
◇池田 敦さん
の ホームページ
[Profile 大阪府に住む大学院生の男性の方] 投稿日:2002/6/11(火)00:45
|
|
いえいえ、私如きの説明などは共面条件の説明が全くなくて、
ただ単に共面条件を利用しただけですから、
新矢先生のレスに助けられましたよ。私からも、ありがとうございました。
|
|
|