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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