(1)底面の三角形ABC内に点Pをとり、2点A, Pを通る直線と線分BCとの交点をQとする。 このとき、BQ:QC= s: (1-s)とおくと、ベクトル↑OQの成分は ↑OQ=(1-s)OB+sOC =(1-s)(2, 1, 0)+s(0, 2, 0) =(2-2s, 1+s, 0) である。したがって、AP:PQ = t:(1-t)とおくと、ベクトル↑OPの成分は ↑OP=(1-t)OA+tOQ =(1-t)(0, 0, 2)+t(2-2s, 1+s, 0) =(2t-2st, t+st, 2-2t) (2) AB=(2, 1, 0)-(0, 0, 2)=(2, 1, -2) OP⊥ABならば、s, tは 2(2t-2st)+t+st-2(2-2t)=0 3st -9t +4=0 を満たす。 また、AC=(0, 2, 0)-(0, 0, 2)=(0, 2, -2) OP⊥ACならば、s, tは 2(t+st)-2(2-2t)=0 st+3t -2=0 を満たす。この2式より s=3/5, t=5/9 を得る。 OP=(4/9, 8/9, 8/9) 以上より、三角形ABCを底面としたとき、この四面体の高さ =|OP|=√{(4/9)^2+(8/9)^2+(8/9)^2} =4/3 である。
6x-3y=9. 5 2. x=a 3. 4. 空間内の直線 [ 編集] 平面内の直線は という式で表された。しかし、空間において という式の表す図形は平面である。直線は2つの平行でない平面の共通部分として表される。式で書けば、 となる。この式が表す直線をベクトル表示することを考えよう。連立方程式を解く要領で (但し, は定数) と書けることはすぐわかる。この式は、形式的にはxをtと置き換えることで、下のように書ける。 これが空間内の直線の助変数表示である。 x=tとすると、 2y+3z=-t+4 6y+7z=-5t+8 これを解いて、 1. を助変数表示にせよ 空間内の平面 [ 編集] 前述のとおり、空間内の平面はax+by+cz=dであらわせる。今度は2つの助変数s, tを導入することで、同様にして と表せる。これを平面の助変数表示という。 2x+y+3z=5を助変数表示にせよ。 x=3t+1, y=3sとすると、 3z=5-2(3t+1)-3s⇔ 1. 座標上の３つの直線で囲まれた三角形の面積はどうやって解くのが一般的- 数学 | 教えて!goo. 2x-y+3z=1を助変数表示にせよ 2. を、直交座標表示で表せ。 まとめ [ 編集] 1. 平面上の直線のベクトル表示 2. 空間内の直線のベクトル表示 3. 空間内の平面のベクトル表示 二点P, Qの位置ベクトルを p, q とすると、線分PQ上の点の位置ベクトルは t 1 p +t 2 q, t 1 +t 2 =1, t 1, t 2 ≧0 の形で表される。これを証明せよ。 三点の位置ベクトルを x 1, x 2, x 3 とすると、 この三点が構成する三角形内の任意の点は、 t 1 x 1 +t 2 x 2 +t 3 x 3, t 1 +t 2 +t 3 =1, t 1, t 2, t 3 ≧0 と表される。これを証明せよ。 法線ベクトル [ 編集] 平面上の直線 ax+by=c を考える。この直線の方向ベクトルは である。ここで、 というベクトルを考えると、 なので、 a とこの直線は直交する。この a をこの直線の 法線ベクトル (normal vector)という。 例5.
このページでは、 数学B の「平面ベクトル」の公式をまとめました 。 空間ベクトルの公式は「 空間ベクトル 公式一覧 」で説明しているので、チェックしてみてください。 問題集を解く際の参考にしてください! 1. 平面ベクトルの公式 1. 1 分解 公式 1. 2 成分表示 1. 3 大きさ 1. 4 平行 平行なら、どちらかのベクトルを何倍かすると重なるよ 1. 5 垂直 垂直なら内積 \( 0 \) 1. 6 内積 角度があるときの内積の求め方 1. 7 内積(成分) 成分のときの内積の求め方 1. 8 内分 1. 非常識な図形たち ～非ユークリッド幾何学とは | 高校数学なんちな. 9 外分 1. 10 一直線上 1. 11 三角形の面積 数学Ⅰ三角比の公式 忘れた人は「 【数学Ⅰ】三角比 公式一覧 」の「1. 7 三角形の面積」をチェックしてみて下さい。 1. 12 三角形の面積(成分) 2. まとめ 以上が、平面ベクトルの公式一覧です。 公式を、PDFファイルでA4プリント1枚にまとめました。演習の際に、ご活用ください。 ダウンロードは こちら
1)から、 (iii) a = e 1, b = e 2 ならば、式(7. 2)は両辺とも e 3 である。 e 1, e 2 を、線形独立性を崩さずに移すと、 a, b, c は右手系のまま移る。もし、左手系なら、その瞬間|| c ||=0となり、( 中間値の定理) a 、 b は平行になるから、線形独立が崩れたことになる。 # 外積に関して、次の性質が成り立つ。 a × b =- b × a c( a × b)=c a × b = a ×c b a ×( b 1 + b 2)= ' a × b 1 + a' b 2 ( a 1 + a 2)× b = ' a 1 × b + a 2 ' b 三次の行列式 [ 編集] 定義(7. 4),, をAの行列式という。 二次の時と同様、 a, b, c が線形独立⇔det( a, b, c)≠0 a, b, c のどれか二つの順序を交換すればdet( a, b, c)の符号は変わる。絶対値は変わらない。 det( a + a', b, c)=det( a, b, c)+det( a, b, c) b, c に関しても同様 det(c a, b)=cdet( a, b) 一番下は、大変面倒だが、確かめられる。 次の二直線は捩れの位置(同一平面上にない関係)にある。この二直線に共通法線が一本のみあることをしめし、 最短距離も求めよ l': x = b s+ x 2 l. 空間ベクトル 三角形の面積 公式. l'上の点P, Qの位置ベクトルを p = a t+ x 1 q = b s+ x 2 とすると、 PQ⊥l, l'⇔( a, p - q)=( b, p - q)=0 これを式変形して、 ( a, p - q)= ( a, a t+ x 1 - b s- x 2) =( a, a)t-( a, b)s+ ( a, x 1 - x 2)=0 ⇔( a, a)t-( a, b)s=( a, x 2 - x 1 (7. 3) 同様に、 ( b, a)t-( b, b)s=( b, x 2 - x 1 (7. 4) (7. 3), (7. 4)をt, sに関する連立一次方程式だと考えると、この方程式は、ちょうど一つの解の組(t 0, s 0)が存在する。 ∵ a // b ( a, b は平行、の意味) a, b ≠ o より、 ≠0 あとは後述する、連立二次方程式の解の公式による。(演習1) a t 0 + x 1, b s 0 + x 2 を位置ベクトルとする点をP 0, Q 0 とおけば、P 0 Q 0 が、唯一の共通法線である。 この線分P 0 Q 0 の長さは、l, l'間の最短距離である。そこで、 (第一章「ベクトル」参照) P 1: x 1 を位置ベクトルとする点 Q 1: x 2 の位置ベクトルとする点 とすれば、 =([ x 1 +t 0 a]-[ x 1]) "P 0 の位置ベクトル↑ ↑P 1 の位置ベクトル" + c +[" x 1 "-"( x 1 +t 0 a)"] "Q 1 の位置ベクトル↑ ↑Q 0 の位置ベクトル" = c +t 0 a -s 0 b ( c, x 2 - x 1)=( c, c)+t 0 ( c, a)-s 0 ( c, b) a, b と c が垂直なので、( b, c)=( a, c)=0.
空間とはいえ、基本的にやっていることは平面上のベクトルと同じです。 「空間だから難しい、、、」と弱気にならず、問題演習を通して空間ベクトルに慣れていきましょう!
1) となります。 ここで、 について計算を重ねると となるため(2. 1)にこれらを代入することで証明が完了します。 (証明終) 例題 問題 (解法と解答) 体積公式に代入すればすぐに体積が だとわかります。 まとめ ベクトルを用いた四面体の体積の公式が高校数学で出てこないので作ってみました。 シュミットの直交化法を四面体の等積変形の定式化として応用したところがポイントかと思います。 それでは最後までお読みいただきありがとうございました。 *1: 3次元実ベクトル空間
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