2013年9月23日月曜日

ベクトル方程式で空間図形の面と直線の交点を求める



大学への数学「ベクトル」編の勉強

【問1】以下の空間図形の線分OBと、三角形DEFが張る面βとの交点Gの位置ベクトルをもとめよ。
 なお、ベクトルOAをベクトルaとし、ベクトルOBをベクトルbとし、ベクトルOCをベクトルcとする。
 そして、点Dは線分OAを2:3に内分する点、点Eは線分ACを2:1に内分する点、点Fは線分BCを1;2に内分する点である。

【解答方針】
 ベクトル方程式の問題は、
「3次元空間の全てのベクトルは、3つの独立なベクトルの係数倍の和であらわすことができる」
という基本原理を用いて、3つの基本ベクトルを決めて、その3つのベクトルで全てのベクトルをあらわす。
 位置ベクトルの問題は、その基本ベクトルの係数を計算することに帰着させる。



【解答】
3点D、E、Fの位置ベクトルを以下の式1から3であらわす。

線分OBと面の交点Gの位置ベクトルは、以下のベクトル方程式であらわせる。
このベクトル方程式を解くと、以下の式(4)から式(6)が得られる。
この連立方程式を解いて、係数xを計算する。
(解答おわり)

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