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。
印刷すると、開いている解答だけが一緒に刷られます。印刷設定の「ヘッダーとフッター」を外すと、日付やURLが入らずきれいに刷れます
問題1ベクトルの加法
a, b が次のように表されているとき、 a + b を図示し、成分表示せよ。ただし、1 マスの1 辺の長さは1 とする。

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上の図より、 a+b について、x の増分は 4, y の増分は 2 であるので、 a+b=(4 2 )
上の図より、 a+b について、x の増分は -5, y の増分は -1 であるので、 a+b=(−5 −1 )
上の図より、 a+b について、x の増分は -4, y の増分は 4 であるので、 a+b=(-4 4 )
問題2ベクトルの減法
平行四辺形ABCD の対角線の交点をO とし、
OA = a = ( −1 1 ) , OB = b = ( −2 −1 )
とする。次のベクトルをa, b を用いて表し、また、成分表示せよ。
- DO
- DA
- AB
- OC
- BC
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平行四辺形の対角線はそれぞれの中点で交わるから、O は対角線AC と対角線BD の中点である。よって
OC = −OA = −a, OD = −OB = −b
である。
- DO=−OD=−(−b)=b=(−2 −1 )
- DA=OA−OD=a−(−b) =(arrayc−1 1 array)−(arrayc2 1 array)=(arrayc−3 0 array)
- AB=OB-OA=b−a =(arrayc-2 -1 array)-(arrayc-1 1 array)=(arrayc-1 -2 array)
- OC=-OA=-a =-(arrayc-1 1 array)=(arrayc1 -1 array)
- BC=OC-OB=-a-b =-(arrayc-1 1 array)-(arrayc-2 -1 array)=(arrayc3 0 array)
問題3ベクトルの和、差、実数倍
次の図のようにベクトルa, b, c をおくとき、次のベクトルを作図せよ。
- −(1/2)a
- 2a +c
- 2b − 3c
- a + b +c
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図示すると下図のようになる。
図示すると下図のようになる。
図示すると下図のようになる。
図示すると下図のようになる。
問題4単位ベクトル
- |a| = 5 のとき、a と同じ向きの単位ベクトルをaを用いて表せ。
- b = ( 3 −4 )
のとき、b と同じ向きの単位ベクトルを成分表示せよ。
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- a と同じ向きの単位ベクトルは(1/5)aである。
- b と同じ向きの単位ベクトルは
1/√(3² + (−4)²) ( arrayc 3 −4 array ) = 1/5 ・ ( arrayc 3 −4 array ) = ( arrayc 3/5 -4/5 array )
問題5ベクトルの実数倍
- 2(a + 2b) − (4a + b) を計算せよ
- (4a + 2b) − 2(2a + b) を計算せよ
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- 2(a + 2b) − (4a + b) = 2a + 4b − 4a − b = −2a + 3b
- (4a + 2b) − 2(2a + b) = 4a + 2b − 4a − 2b = 0
問題6ベクトルの合成と分解
正六角形ABCDEF において、辺DE の中点をM とし、線分AMの中点をN、辺BCの中点をPとする。このとき、AM およびNP を、AB, AF を用いて表せ。
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この正六角形の中心をO とする。対角線AD はO を通り、O によって二等分されるので AD = 2AO であり、またABOF, ABCO, ABDE はいずれも平行四辺形であるので
BO =AF, BC =AO =AB +AF, ED =AB
である。
AM =AD +DM = 2AO + (1/2)DE = 2(AB +BO) − (1/2)ED = 2(AB +AF) − (1/2)AB =(2 − 1/2) AB + 2AF =(3/2)AB + 2AF NP =AP −AN =(AB + BP − (1/2)AM) =AB + 1/2(AB + AF) − 1/2((3/2)AB + 2AF) =(1 + 1/2− 3/4)AB +(1/2− 1) AF =3/4AB − 1/2AF
問題7ベクトルの平行条件
a = ( −2 3 ) , b = ( 4 x )
のとき、a とb が平行であるようにx の値を定めよ。
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ベクトルの平行条件 axby = aybx を考えて
(−2) ・ x = 3 ・ 4 ⇔ x = −6