ベクトルの演算の練習問題(全7問・解答つき)

数学B「ベクトルの演算」(ベクトルの定義と基本演算)の練習問題を7問まとめました。解答は各問のすぐ下に折りたたんであります。そのまま印刷すれば、解答の見えない問題プリントになります。

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問題1ベクトルの加法

が次のように表されているとき, を図示し,成分表示せよ.ただし,1 マスの1 辺の長さは とする.

マス目上に、共通の始点から伸びるベクトルaとベクトルbが描かれている。ベクトルaは右に1マス、上に2マス進む矢印であり、ベクトルbは右に3マス進む矢印である。 方眼の上に2つのベクトルが描かれており、ベクトルaは右上の点から左へ2マス下へ2マス進む矢印、ベクトルbは右下の点から左へ3マス上へ1マス進む矢印である。 マス目の上に、始点から左へ1マス、上へ1マス進む矢印のベクトルaと、始点から左へ3マス、上へ3マス進む矢印のベクトルbが描かれている。

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  1. 方眼上に、共通の始点から伸びるベクトルaとベクトルbを隣り合う2辺とする平行四辺形と、その対角線としてベクトルa+ベクトルbを表す矢印が描かれている。

    右図より, について, の増分は の増分は であるので,

  2. 方眼上に、左下に進むベクトルaと左上に進むベクトルbが配置されている。その下には、2つのベクトルをつなぎ合わせて作られた、右から左下へ向かうベクトルa+ベクトルbが示されている。

    右図より, について, の増分は の増分は であるので,

  3. 方眼の上に、左に1マス・上に1マス進むベクトルaと、左に3マス・上に3マス進むベクトルbがある。これらを始点と終点でつなぎ、左に4マス・上に4マス進む和のベクトルa+ベクトルbを表している。

    右図より, について, の増分は の増分は であるので,

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この正六角形の中心を とする.

正六角形ABCDEFにおいて、頂点Aから伸びるベクトルAB、ベクトルAF、ベクトルAD、ベクトルAMや、点Nから点Pへ向かうベクトルNP、点Cから点Mへ向かうベクトルCMが描かれている。

問題2ベクトルの減法

平行四辺形 の対角線の交点を とし, とする.次のベクトルを を用いて表し,また,成分表示せよ.

平行四辺形ABCDの対角線の交点をOとする。対角線上の点Oから頂点Aへ向かうベクトルaと、点Oから頂点Bへ向かうベクトルbが矢印で表されている。
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問題3ベクトルの和,差,実数倍

右の図のようにベクトル をおくとき,次のベクトルを作図せよ.

同じ点を始点として、右水平方向にベクトルa、右上方向にベクトルb、左上方向にベクトルcの3つのベクトルが、それぞれ矢印で伸びている。
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  1. 図示すると下図のようになる.

    右向きの矢印で表されたベクトルaと、その反対方向である左向きで、長さが半分の太い矢印で表された-1/2ベクトルaが並んで描かれている。
  2. 図示すると下図のようになる.

    共通の始点から、右方向に伸ばした2倍のベクトルaと、左上方向のベクトルを2辺とする平行四辺形を作り、その対角線として右上向きの太いベクトル 2ベクトルa+ベクトルc を表している。
  3. 図示すると下図のようになる.

    始点をそろえたベクトルbとベクトルcに対し、ベクトルbの2倍とベクトルcの反対向きに3倍のベクトルを2辺とする平行四辺形の対角線としてベクトル2b-3cが示されている。
  4. 図示すると下図のようになる.

    共通の始点から伸びるベクトルa、ベクトルb、ベクトルcと、それらの和を表す太い矢印のベクトルa+ベクトルb+ベクトルcが、点線の平行四辺形とともに描かれている。

問題4単位ベクトル

  1. のとき, と同じ向きの単位ベクトルをを用いて表せ.
  2. のとき, と同じ向きの単位ベクトルを成分表示せよ.
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  1. と同じ向きの単位ベクトルはである.
  2. と同じ向きの単位ベクトルは

問題5ベクトルの実数倍

  1. を計算せよ
  2. を計算せよ
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問題6ベクトルの加法

正六角形 において,辺 の中点を とし,線分の中点を,辺の中点をとする.このとき, および を, を用いて表せ.

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  1. 方眼上に、共通の始点から伸びるベクトルaとベクトルbを隣り合う2辺とする平行四辺形と、その対角線としてベクトルa+ベクトルbを表す矢印が描かれている。

    右図より, について, の増分は の増分は であるので,

  2. 方眼上に、左下に進むベクトルaと左上に進むベクトルbが配置されている。その下には、2つのベクトルをつなぎ合わせて作られた、右から左下へ向かうベクトルa+ベクトルbが示されている。

    右図より, について, の増分は の増分は であるので,

  3. 方眼の上に、左に1マス・上に1マス進むベクトルaと、左に3マス・上に3マス進むベクトルbがある。これらを始点と終点でつなぎ、左に4マス・上に4マス進む和のベクトルa+ベクトルbを表している。

    右図より, について, の増分は の増分は であるので,

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この正六角形の中心を とする.

正六角形ABCDEFにおいて、頂点Aから伸びるベクトルAB、ベクトルAF、ベクトルAD、ベクトルAMや、点Nから点Pへ向かうベクトルNP、点Cから点Mへ向かうベクトルCMが描かれている。

問題7ベクトルの平行条件

のとき, が平行であるように の値を定めよ.

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ベクトルの平行条件 を考えて