位置ベクトルと内積, なす角
重要 例題59
1辺の長さがaの正四面体 ABCD において, AB=D6, AC=6, AD=à とする。
JAB. CD の中点をそれぞれ M, N とし, 線分 MN の中点をG, AGB=0と
OOOO0
する。
AN, AG, BGをそれぞれ6, c, ā で表せ。
(2) GAP, GA-GB をそれぞれaを用いて表せ。
(3) cose の値を求めよ。
【類熊本大)
基本 50
指針>(1) 中点の位置ベクトルの利用。
(2) GAF=|AG=AG·AG, GA·GB=AG·BG (1)の結果を利用 して計算。
(3) GA-GB=IGAIGB|cos ®
であることに注目すると IGA|=IGB|
よって,OはGA·GB=|GA\ cos0となるから, (2)の結果が利用 できる。
の
ここで,AABNは AN=BN の二等辺三角形
解答
A
) AN=G+d)
M
AG-(AM+AN)=方+に+=}Gtè+d)
BG=AG-AB=-(-3ō+¢+d)
2
D
B
2) 16GAF=|4AGFー(5+c+à) (5+c+d)
41=に=は=aから
あ=d=a-5
=6f+にP+aP+2(あc+è-ā+ā-5)
=3a°+2×3a°cos 60°=6α°
16GA-GB=4AG-4BG=(5+è+à) (-3万+&+d)
=-3|万+にP+はパ-25-c-25-à+2è·d
=ー-2a°cos 60°=-2α°
=a°cos 60°
イ分数の計算を避けるため,
4AG=6+c+d,
4BG=-35+c+à
として計算。
よって
3
a°
IGAF=, GA-GB=-
8
) AM=BM, AN=BN であるから
8
イAN|=|BN|=。
2
ABIMN
ゆえに