ベクトルの等式で決まる点と面積比(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: ベクトルの等式で決まる点と面積比(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\triangle\mathrm{ABC}$ と点 $\mathrm{P}$ が $2\overrightarrow{\mathrm{PA}}+3\overrightarrow{\mathrm{PB}}+4\overrightarrow{\mathrm{PC}}=\vec{0}$ を満たしている.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\overrightarrow{\mathrm{AP}}$ を $\overrightarrow{\mathrm{AB}}$,$\overrightarrow{\mathrm{AC}}$ で表し,点 $\mathrm{P}$ の位置を説明せよ.
\item[(2)] 面積比 $\triangle\mathrm{PBC}:\triangle\mathrm{PCA}:\triangle\mathrm{PAB}$ を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $\overrightarrow{\mathrm{AB}}=\vec{b}$,$\overrightarrow{\mathrm{AC}}=\vec{c}$,$\overrightarrow{\mathrm{AP}}=\vec{p}$ とすると,等式は
\[ -2\vec{p}+3(\vec{b}-\vec{p})+4(\vec{c}-\vec{p})=\vec{0} \quad\text{より}\quad \vec{p}=\frac{3\vec{b}+4\vec{c}}{9}=\frac{7}{9}\cdot\frac{3\vec{b}+4\vec{c}}{7} \]
$\dfrac{3\vec{b}+4\vec{c}}{7}$ は辺 $\mathrm{BC}$ を $4:3$ に内分する点 $\mathrm{D}$ の位置ベクトルである.よって,点 $\mathrm{P}$ は辺 $\mathrm{BC}$ を $4:3$ に内分する点を $\mathrm{D}$ とするとき,線分 $\mathrm{AD}$ を $7:2$ に内分する点である.
(2) $\triangle\mathrm{ABC}=S$ とする.$\mathrm{AP}:\mathrm{PD}=7:2$,$\mathrm{BD}:\mathrm{DC}=4:3$ であるから
\[ \triangle\mathrm{PBC}=\frac{2}{9}S,\quad \triangle\mathrm{PCA}=\frac{7}{9}\triangle\mathrm{ADC}=\frac{7}{9}\cdot\frac{3}{7}S=\frac{3}{9}S,\quad \triangle\mathrm{PAB}=\frac{7}{9}\triangle\mathrm{ABD}=\frac{7}{9}\cdot\frac{4}{7}S=\frac{4}{9}S \]
よって $\triangle\mathrm{PBC}:\triangle\mathrm{PCA}:\triangle\mathrm{PAB}=2:3:4$
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