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平面に関連した問題

■問題

3 A ( 3 , 1 , 0 ) B ( 2 , 0 , 1 ) C ( 0 , 1 , 1 ) がある.以下の問に答えよ.

(1) AB AC を求めよ.

(2) BAC = θ とする. cos θ の値を求めよ.

(3) AB に平行で大きさが 1 のベクトル a を求めよ.

(4) 2 A B を通る直線の方程式を求めよ.

(5) AB × AC を求めよ.

(6) 3 A B C を通る平面の方程式を求めよ.

(7) ABC の面積を求めよ.

■答

(1)

AB = ( 2 , 0 , 1 ) ( 3 , 1 , 0 ) = ( 1 , 1 , 1 )

AC = ( 0 , 1 , 1 ) ( 3 , 1 , 0 ) = ( 3 , 0 , 1 )

(2)

cos θ = AB · AC | AB | | AC | = 1 × ( 3 ) + ( 1 ) × 0 + 1 × 1 ( 1 ) 2 + ( 1 ) 2 + 1 2 · ( 3 ) 2 + 1 2 = 3 + 1 3 · 10 = 4 30 = 4 30 30 = 2 30 15

(3)

| AB | = 3

a = ± 1 3 ( 1 , 1 , 1 ) = ± ( 1 3 , 1 3 , 1 3 ) = ± ( 3 3 , 3 3 , 3 3 )

(4)

x 3 1 = y 1 1 = z 1     ( x 3 1 = y 1 1 = z , x + 3 = y + 1 = z )

あるいは

x 2 1 = y 1 = z 1 1     ( x 2 1 = y 1 = z 1 , x + 2 = y = z 1 )

(5)

AB = ( 1 , 1 , 1 )

AC = ( 3 , 0 , 1 )

AB × AC = ( ( 1 ) · 1 1 · 0 , 1 · ( 3 ) ( 1 ) · 1 , ( 1 ) · 0 ( 1 ) · ( 3 ) ) = ( 1 , 2 , 3 )

(6)

1 ( x 3 ) 2 ( y 1 ) 3 z = 0

x + 3 2 y + 2 3 z = 0

x 2 y 3 z + 5 = 0

x + 2 y + 3 z 5 = 0

■別解

1 ( x 2 ) 2 y 3 ( z 1 ) = 0

x + 2 2 y 3 z + 3 = 0

x 2 y 3 z + 5 = 0

x + 2 y + 3 z 5 = 0

(7)

ABC の面積は 1 2 | AB × AC | である.

よって

1 2 ( 1 ) 2 + ( 2 ) 2 + ( 3 ) 2 = 1 2 1 + 4 + 9 = 14 2

 

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最終更新日: 2025年1月15日

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