a+tb の大きさを最小にする t(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: a+tb の大きさを最小にする t(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\vec{a}=(2,\,1)$,$\vec{b}=(1,\,-1)$ とする.$\vec{p}=\vec{a}+t\vec{b}$($t$ は実数)について,$|\vec{p}|$ の最小値と,そのときの $t$ の値を求めよ.
$\vec{p}=(2+t,\,1-t)$ であるから
\[ |\vec{p}|^2=(2+t)^2+(1-t)^2=2t^2+2t+5=2\left(t+\frac{1}{2}\right)^2+\frac{9}{2} \]
よって $|\vec{p}|^2$ は $t=-\dfrac{1}{2}$ で最小値 $\dfrac{9}{2}$ をとる.$|\vec{p}|\geqq 0$ であるから,$|\vec{p}|$ も $t=-\dfrac{1}{2}$ で最小となり,最小値は
\[ \sqrt{\frac{9}{2}}=\frac{3\sqrt{2}}{2} \]
図形的には,$\vec{p}$ の終点は $\vec{a}$ の終点を通り $\vec{b}$ に平行な直線上を動き,$|\vec{p}|$ が最小となるのは $\vec{p}\perp\vec{b}$ のときである(下図).
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