内心・傍心の位置ベクトル(角の二等分線)(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 内心・傍心の位置ベクトル(角の二等分線)(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\mathrm{OA}=5$,$\mathrm{OB}=3$,$\mathrm{AB}=7$ である $\triangle\mathrm{OAB}$ について,$\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\vec{a}$,$\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\vec{b}$ とする.
\begin{enumerate}
\item[(1)] 内心 $\mathrm{I}$ について,$\overrightarrow{\mathrm{OI}}$ を $\vec{a}$,$\vec{b}$ で表せ.
\item[(2)] $\angle\mathrm{AOB}$ の内部にある傍心 $\mathrm{J}$ について,$\overrightarrow{\mathrm{OJ}}$ を $\vec{a}$,$\vec{b}$ で表せ.
\end{enumerate}
(1) $\angle\mathrm{AOB}$ の二等分線と辺 $\mathrm{AB}$ の交点を $\mathrm{D}$ とすると,$\mathrm{AD}:\mathrm{DB}=\mathrm{OA}:\mathrm{OB}=5:3$ であるから
\[ \overrightarrow{\mathrm{OD}}=\frac{3\vec{a}+5\vec{b}}{8},\qquad \mathrm{AD}=7\cdot\frac{5}{8}=\frac{35}{8} \]
$\mathrm{AI}$ は $\angle\mathrm{OAD}$ の二等分線であるから $\mathrm{OI}:\mathrm{ID}=\mathrm{AO}:\mathrm{AD}=5:\dfrac{35}{8}=8:7$.よって
\[ \overrightarrow{\mathrm{OI}}=\frac{8}{15}\overrightarrow{\mathrm{OD}}=\frac{3\vec{a}+5\vec{b}}{15} \]
(2) 傍心 $\mathrm{J}$ は $\angle\mathrm{AOB}$ の二等分線上にあるから直線 $\mathrm{OD}$ 上にあり,$\mathrm{AJ}$ は $\angle\mathrm{A}$ の外角の二等分線である.外角の二等分線の性質から,$\mathrm{J}$ は線分 $\mathrm{OD}$ を $\mathrm{AO}:\mathrm{AD}=8:7$ に外分する点である.よって
\[ \overrightarrow{\mathrm{OJ}}=\frac{-7\cdot\vec{0}+8\overrightarrow{\mathrm{OD}}}{8-7}=8\overrightarrow{\mathrm{OD}}=3\vec{a}+5\vec{b} \]
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