共線条件 関連問題
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三角形OABがあるとき(,が1次独立であるとき)、で指定される点Pが直線OA上に存在する条件は、
この条件をこのウェブサイトでは、共線条件と言うことにします。
点Pと点Aが一致するときには、,のとき、となりますが、が満たされています。
点Pと点Bが一致するときには、,のとき、となりますが、が満たされています。
点Pが線分ABをm:nに内分する点であるとき、 (ベクトルの内分・外分を参照),,として、より、となりますが、が満たされています。
点Pが線分ABをm:nに外分する点であるとき、 (ベクトルの内分・外分を参照),,として、より、となりますが、が満たされています。
例.三角形ABCの辺ABを2:3に内分する点をF,辺ACを1:2に内分する点をE,線分BEと線分CFの交点をPとし、直線APと辺BCとの交点をDとする。を,を用いて表し、BD:DCを求める。
[解答1] ・・・@, ・・・A です。
B,P,Eは一直線上の点なので、共線条件より、 ・・・B (共線条件より、との係数を足すと1になります。はを使って表されるベクトルなので、の係数の方を簡単な形にするようにsとして、の係数をとしています)
C,P,Fは一直線上の点なので、共線条件より、 ・・・C
BにAを代入して、 ・・・D
Cに@を代入して、 ・・・E
D,Eの係数を比較して、,
連立して解くと、,
Dより、 ・・・F
・・・G
D,B,Cが一直線上にある条件は、との係数の和が1となることで、
∴
Gより、
これは、Dが線分BCを3:4に内分する点であることを示す。よって、BD:DC = 3:4 ......[答]
[解答2] メネラウスの定理より、
∴
∴ FP:PC = 3:10
∴
チェバの定理より、
∴
∴ BD:DC = 3:4 ......[答]
注.あまりに典型問題なので意外と出題されませんが、大学入試では、解答2で答案を書きましょう。
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