内分点・外分点の位置ベクトルの練習問題(全4問・解答つき)

数学B「内分点・外分点の位置ベクトル」(平面ベクトルと平面図形)の練習問題を4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内分点・外分点の座標

原点を とする座標平面上に2 点 があり、線分 を に内分する点を とするとき、点 の座標を求めよ。

また、線分 を に外分する点を とするとき、点 の座標を求めよ。

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内分点の位置ベクトルの式から

であり、これに を用いて

よって、点 の座標は となる。

また、外分点の位置ベクトルの式から

であり、これに を用いて

よって、点 の座標は となる。

上の例題の結果は、FTEXT数学II の『図形と方程式』でみた結果と一致する。

問題23 点が一直線上にある条件

の辺 を に内分する点を、辺 を に外分する点を、辺を に内分する点を とするとき。3 点 は一直線上にあることを示せ。

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証明

とおくと、 、 、 と表すことができる。

よって

以上より、 であり、 は同一直線上にある。

△ABCの辺AB上にAP:PB=1:2となる点P、辺AC上にAR:RC=3:2となる点R、辺BCの延長上にBC:CQ=2:1となる点Qがあり、3点P、R、Qを結ぶ破線が引かれている。
∎

問題3重心の位置ベクトル

の重心を とする。

  1. を と を用いて表せ。
  2. ある基準点 からの位置ベクトルが、 となるとき、重心の位置ベクトル を で表せ。
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  1. 辺 の中点を とおくと、中点の定義より であるから

    また、重心 は中線 上にあり、重心の性質より であるから

    よって、 となる。

  2. であるから

    よって、 となる。

問題4内心の位置ベクトル

である の内心を とする。

  1. をとを用いて表せ。
  2. ある基準点 からの位置ベクトルが、 となるとき、内心の位置ベクトル を で表せ。
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  1. 直線と線分 の交点をとすると、内心の定義より である。よって、角の二等分線の定理より となるから

    であり

    である。

    また、内心の定義より である。よって、角の二等分線の定理より

    である。

    以上より

    よって、 となる。

  2. であるから

    よって

    となる。