垂心の位置ベクトル(内積の条件)(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 垂心の位置ベクトル(内積の条件)(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\triangle\mathrm{OAB}$ において,$\mathrm{OA}=3$,$\mathrm{OB}=2$,$\angle\mathrm{AOB}=60^\circ$ とする.$\triangle\mathrm{OAB}$ の垂心を $\mathrm{H}$ とするとき,$\overrightarrow{\mathrm{OH}}$ を $\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\vec{a}$,$\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\vec{b}$ で表せ.
$\vec{a}\cdot\vec{b}=3\cdot 2\cos 60^\circ=3$,$|\vec{a}|^2=9$,$|\vec{b}|^2=4$ である.$\overrightarrow{\mathrm{OH}}=s\vec{a}+t\vec{b}$ とおく.
$\mathrm{AH}\perp\mathrm{OB}$ より $\overrightarrow{\mathrm{AH}}\cdot\vec{b}=0$.$\overrightarrow{\mathrm{AH}}=(s-1)\vec{a}+t\vec{b}$ であるから
\[ 3(s-1)+4t=0 \quad\cdots\text{①} \]
$\mathrm{BH}\perp\mathrm{OA}$ より $\overrightarrow{\mathrm{BH}}\cdot\vec{a}=0$.$\overrightarrow{\mathrm{BH}}=s\vec{a}+(t-1)\vec{b}$ であるから
\[ 9s+3(t-1)=0 \quad\text{すなわち}\quad 3s+t=1 \quad\cdots\text{②} \]
①,② より $3t=2$ で $t=\dfrac{2}{3}$,$s=\dfrac{1}{9}$
よって $\overrightarrow{\mathrm{OH}}=\dfrac{1}{9}\vec{a}+\dfrac{2}{3}\vec{b}$
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