内積の値から三角形の形を調べる(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 内積の値から三角形の形を調べる(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\triangle\mathrm{ABC}$ において,$\overrightarrow{\mathrm{AB}}\cdot\overrightarrow{\mathrm{AC}}=\overrightarrow{\mathrm{BA}}\cdot\overrightarrow{\mathrm{BC}}$ が成り立つとき,$\triangle\mathrm{ABC}$ はどのような三角形か.
$\overrightarrow{\mathrm{AB}}=\vec{b}$,$\overrightarrow{\mathrm{AC}}=\vec{c}$ とすると,$\overrightarrow{\mathrm{BA}}=-\vec{b}$,$\overrightarrow{\mathrm{BC}}=\vec{c}-\vec{b}$ であるから,条件式は
\[ \vec{b}\cdot\vec{c}=-\vec{b}\cdot(\vec{c}-\vec{b})=-\vec{b}\cdot\vec{c}+|\vec{b}|^2 \quad\text{よって}\quad 2\vec{b}\cdot\vec{c}=|\vec{b}|^2 \]
このとき
\[ \mathrm{BC}^2=|\vec{c}-\vec{b}|^2=|\vec{c}|^2-2\vec{b}\cdot\vec{c}+|\vec{b}|^2=|\vec{c}|^2=\mathrm{CA}^2 \]
よって $\mathrm{CA}=\mathrm{CB}$ であり,$\triangle\mathrm{ABC}$ は $\mathrm{CA}=\mathrm{CB}$ の二等辺三角形である.
(別解)$\overrightarrow{\mathrm{AB}}\cdot\overrightarrow{\mathrm{AC}}-\overrightarrow{\mathrm{BA}}\cdot\overrightarrow{\mathrm{BC}}=\overrightarrow{\mathrm{AB}}\cdot(\overrightarrow{\mathrm{AC}}+\overrightarrow{\mathrm{BC}})=0$ で,$\overrightarrow{\mathrm{AC}}+\overrightarrow{\mathrm{BC}}=2\overrightarrow{\mathrm{MC}}$($\mathrm{M}$ は $\mathrm{AB}$ の中点)より $\mathrm{AB}\perp\mathrm{MC}$ としてもよい.
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