by ゲスト » 2025/1/27(月) 19:28:18
外積は特に空間ベクトルの問題の時に便利です。
座標が与えられている場面で2直線の垂線、つまりある平面の垂直ベクトルが求められます。
この垂直ベクトルが求められると垂線の方程式や平面の方程式が求められ、平面と垂線の交点が簡単に求められたり垂線上の点から平面までの距離が簡単に求められたりします。使わなくても普通に解けます。
例を解くと、
\[ \vec{AB}=\vec{OB}-\vec{OA}=(-1,1,0)\]
\[ \vec{AC}=\vec{OC}-\vec{OA}=(-1,0,1)\]
外積は
\[\vec{AB} \times \vec{AC}=(1 \times 1-0 \times 0, 0 \times (-1)-(-1) \times 1,-1 \times 0- 1 \times (-1))=(1,1,1)\]
よって,平面$\alpha$の法線ベクトルの一つは
\[ \vec{n}=(1,1,1) \]
$\vec{OH}$のベクトル方程式は実数$s$を用いて
\[s\vec{n}=(s,s,s)\]
と表される。これをHの位置ベクトルとする。
Hは平面$\alpha$上にあるから
\[\vec{OH}=u\vec{OA}+v\vec{OB}+w\vec{OC}\]
となる実数$u,v,w (u+v+w=1 \cdots ①)$が存在する。
\[(s,s,s)=u(1,0,0)+v(0,1,0)+w(0,0,1)=(u,v,w)\]
よって、$u=s,v=s,w=s$
これらを①に代入して$3s=1$
\[s=\frac{1}{3} \]
Hの座標は
\[(\frac{1}{3},\frac{1}{3},\frac{1}{3}) \]
外積は特に空間ベクトルの問題の時に便利です。
座標が与えられている場面で2直線の垂線、つまりある平面の垂直ベクトルが求められます。
この垂直ベクトルが求められると垂線の方程式や平面の方程式が求められ、平面と垂線の交点が簡単に求められたり垂線上の点から平面までの距離が簡単に求められたりします。使わなくても普通に解けます。
例を解くと、
\[ \vec{AB}=\vec{OB}-\vec{OA}=(-1,1,0)\]
\[ \vec{AC}=\vec{OC}-\vec{OA}=(-1,0,1)\]
外積は
\[\vec{AB} \times \vec{AC}=(1 \times 1-0 \times 0, 0 \times (-1)-(-1) \times 1,-1 \times 0- 1 \times (-1))=(1,1,1)\]
よって,平面$\alpha$の法線ベクトルの一つは
\[ \vec{n}=(1,1,1) \]
$\vec{OH}$のベクトル方程式は実数$s$を用いて
\[s\vec{n}=(s,s,s)\]
と表される。これをHの位置ベクトルとする。
Hは平面$\alpha$上にあるから
\[\vec{OH}=u\vec{OA}+v\vec{OB}+w\vec{OC}\]
となる実数$u,v,w (u+v+w=1 \cdots ①)$が存在する。
\[(s,s,s)=u(1,0,0)+v(0,1,0)+w(0,0,1)=(u,v,w)\]
よって、$u=s,v=s,w=s$
これらを①に代入して$3s=1$
\[s=\frac{1}{3} \]
Hの座標は
\[(\frac{1}{3},\frac{1}{3},\frac{1}{3}) \]