岐阜大数学'11年[3]
平面上に点Oを中心とする半径1の円SとSに内接する正三角形ABCがある。以下の問いに答えよ。
(1) 内積
の値を求めよ。 (3) 平面上の任意の点Pに対して、以下の不等式が成り立つことを示せ。
また、等号が成り立つのはどのようなときか答えよ。
(4) 円Sの周上の任意の点Qに対して、
となることを示せ。
(5) 円Sの周上の任意の点Qに対して、
の値を求めよ。
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解答 内積を用いるベクトルの計算問題ですが、式の形をよく見て工夫して計算しましょう。
(1)
と
のなす角が
であることと、
であることとから、
......[答]同様に、
(2) s,tを実数として、
とおきます(平面ベクトルの応用を参照)。(1)の結果を用いて、
・・・@
・・・A@,Aを連立して解くと、
∴
......[答]
等号が成立するのは、
,つまり、点Pが原点にくるときです。
(4) p,qを実数として、
とおきます。Qは円S上の点なので、
,よって、 
・・・B(2)の結果を用いて、

(∵ B)
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