2本の線分の交点を位置ベクトルで表す(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 2本の線分の交点を位置ベクトルで表す(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
$\triangle\mathrm{OAB}$ において,辺 $\mathrm{OA}$ を $2:1$ に内分する点を $\mathrm{C}$,辺 $\mathrm{OB}$ を $1:2$ に内分する点を $\mathrm{D}$ とし,線分 $\mathrm{AD}$ と線分 $\mathrm{BC}$ の交点を $\mathrm{P}$ とする.$\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\vec{a}$,$\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\vec{b}$ とするとき,$\overrightarrow{\mathrm{OP}}$ を $\vec{a}$,$\vec{b}$ で表せ.
$\overrightarrow{\mathrm{OC}}=\dfrac{2}{3}\vec{a}$,$\overrightarrow{\mathrm{OD}}=\dfrac{1}{3}\vec{b}$ である.
$\mathrm{P}$ は線分 $\mathrm{AD}$ 上にあるから,$\mathrm{AP}:\mathrm{PD}=s:(1-s)$ とすると
\[ \overrightarrow{\mathrm{OP}}=(1-s)\vec{a}+\frac{s}{3}\vec{b} \]
$\mathrm{P}$ は線分 $\mathrm{BC}$ 上にあるから,$\mathrm{BP}:\mathrm{PC}=t:(1-t)$ とすると
\[ \overrightarrow{\mathrm{OP}}=\frac{2t}{3}\vec{a}+(1-t)\vec{b} \]
$\vec{a}$,$\vec{b}$ は $\vec{0}$ でなく平行でないから,係数を比較して
\[ 1-s=\frac{2t}{3},\qquad \frac{s}{3}=1-t \]
第 2 式から $s=3-3t$.第 1 式に代入して $3t-2=\dfrac{2t}{3}$ より $t=\dfrac{6}{7}$,$s=\dfrac{3}{7}$
よって $\overrightarrow{\mathrm{OP}}=\dfrac{4}{7}\vec{a}+\dfrac{1}{7}\vec{b}$
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