空間の点の位置と距離(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/23
🔁 類題: 空間の点の位置と距離(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
座標空間に 3 点 $\mathrm{O}(0,0,0)$,$\mathrm{A}(2,0,0)$,$\mathrm{B}(1,\sqrt{3},0)$ がある.点 $\mathrm{C}$ を $z$ 座標が正で,四面体 $\mathrm{OABC}$ が正四面体となるようにとるとき,$\mathrm{C}$ の座標を求めよ.
$\mathrm{OA}=2$,$\mathrm{OB}=\sqrt{1^2+(\sqrt{3})^2}=2$,$\mathrm{AB}=\sqrt{(1-2)^2+(\sqrt{3})^2}=2$ より,$\triangle\mathrm{OAB}$ は 1 辺 2 の正三角形である.$\mathrm{C}(x,y,z)$ とすると,$\mathrm{CO}=\mathrm{CA}=\mathrm{CB}=2$
$\mathrm{CO}^2=\mathrm{CA}^2$ より $x^2=(x-2)^2$,$x=1$
$\mathrm{CO}^2=\mathrm{CB}^2$ より $x^2+y^2=(x-1)^2+(y-\sqrt{3})^2$.$x=1$ を代入して $1+y^2=(y-\sqrt{3})^2$,$2\sqrt{3}y=2$,$y=\dfrac{\sqrt{3}}{3}$
$\mathrm{CO}^2=4$ より $1+\dfrac{1}{3}+z^2=4$,$z^2=\dfrac{8}{3}$.$z>0$ より $z=\dfrac{2\sqrt{6}}{3}$
よって $\mathrm{C}\left(1,\ \dfrac{\sqrt{3}}{3},\ \dfrac{2\sqrt{6}}{3}\right)$
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