図形の中のベクトルを2つのベクトルで表す(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 図形の中のベクトルを2つのベクトルで表す(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
平行四辺形 $\mathrm{ABCD}$ において,辺 $\mathrm{BC}$ の中点を $\mathrm{M}$,辺 $\mathrm{CD}$ を $2:1$ に内分する点を $\mathrm{N}$ とする.$\overrightarrow{\mathrm{AB}}=\vec{b}$,$\overrightarrow{\mathrm{AD}}=\vec{d}$ とするとき,次の問いに答えよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\overrightarrow{\mathrm{AM}}$,$\overrightarrow{\mathrm{AN}}$,$\overrightarrow{\mathrm{MN}}$ を $\vec{b}$,$\vec{d}$ で表せ.
\item[(2)] $\vec{b}$,$\vec{d}$ を $\overrightarrow{\mathrm{AM}}$,$\overrightarrow{\mathrm{AN}}$ で表せ.
\end{enumerate}
(1) $\overrightarrow{\mathrm{BC}}=\vec{d}$,$\overrightarrow{\mathrm{CD}}=-\vec{b}$ であるから
\[ \overrightarrow{\mathrm{AM}}=\overrightarrow{\mathrm{AB}}+\frac{1}{2}\overrightarrow{\mathrm{BC}}=\vec{b}+\frac{1}{2}\vec{d} \]
\[ \overrightarrow{\mathrm{AN}}=\overrightarrow{\mathrm{AD}}+\overrightarrow{\mathrm{DN}}=\vec{d}+\frac{1}{3}\vec{b} \]
($\mathrm{DN}:\mathrm{NC}=1:2$ で $\overrightarrow{\mathrm{DC}}=\vec{b}$ より $\overrightarrow{\mathrm{DN}}=\frac{1}{3}\vec{b}$)
\[ \overrightarrow{\mathrm{MN}}=\overrightarrow{\mathrm{AN}}-\overrightarrow{\mathrm{AM}}=-\frac{2}{3}\vec{b}+\frac{1}{2}\vec{d} \]
(2) $\overrightarrow{\mathrm{AM}}=\vec{m}$,$\overrightarrow{\mathrm{AN}}=\vec{n}$ とおくと
\[ \vec{m}=\vec{b}+\frac{1}{2}\vec{d},\quad \vec{n}=\frac{1}{3}\vec{b}+\vec{d} \]
第 1 式を 2 倍して第 2 式を引くと $2\vec{m}-\vec{n}=\dfrac{5}{3}\vec{b}$ より $\vec{b}=\dfrac{6}{5}\vec{m}-\dfrac{3}{5}\vec{n}$
第 2 式を 3 倍して第 1 式を引くと $3\vec{n}-\vec{m}=\dfrac{5}{2}\vec{d}$ より $\vec{d}=-\dfrac{2}{5}\vec{m}+\dfrac{6}{5}\vec{n}$
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