s+t=1, s, t≧0 などで点が動く範囲(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: s+t=1, s, t≧0 などで点が動く範囲(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\triangle\mathrm{OAB}$ に対し,$\overrightarrow{\mathrm{OP}}=s\overrightarrow{\mathrm{OA}}+t\overrightarrow{\mathrm{OB}}$ とする.実数 $s$,$t$ が次の条件を満たして動くとき,点 $\mathrm{P}$ の存在範囲を求めよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $s+t=3$
\item[(2)] $s+t=3$,$s\geqq 0$,$t\geqq 0$
\item[(3)] $s+t\leqq 2$,$s\geqq 0$,$t\geqq 0$
\end{enumerate}
(1) $s+t=3$ より $\dfrac{s}{3}+\dfrac{t}{3}=1$.$s'=\dfrac{s}{3}$,$t'=\dfrac{t}{3}$ とおくと
\[ \overrightarrow{\mathrm{OP}}=s'(3\overrightarrow{\mathrm{OA}})+t'(3\overrightarrow{\mathrm{OB}}),\quad s'+t'=1 \]
$3\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\overrightarrow{\mathrm{OA'}}$,$3\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\overrightarrow{\mathrm{OB'}}$ となる点 $\mathrm{A'}$,$\mathrm{B'}$ をとると,$\mathrm{P}$ の存在範囲は直線 $\mathrm{A'B'}$ である.
(2) さらに $s'\geqq 0$,$t'\geqq 0$ であるから,$\mathrm{P}$ の存在範囲は線分 $\mathrm{A'B'}$ である.
(3) $s+t=k$($0\leqq k\leqq 2$)とする.$k>0$ のとき,$\overrightarrow{\mathrm{OP}}=\dfrac{s}{k}(k\overrightarrow{\mathrm{OA}})+\dfrac{t}{k}(k\overrightarrow{\mathrm{OB}})$,$\dfrac{s}{k}+\dfrac{t}{k}=1$,$\dfrac{s}{k}\geqq 0$,$\dfrac{t}{k}\geqq 0$ であるから,$\mathrm{P}$ は $k\overrightarrow{\mathrm{OA}}$,$k\overrightarrow{\mathrm{OB}}$ の終点を結ぶ線分上を動き,$k=0$ のとき $\mathrm{P}=\mathrm{O}$.$k$ を $0$ から $2$ まで動かすと,この線分は $\mathrm{AB}$ に平行に動く.$2\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\overrightarrow{\mathrm{OA''}}$,$2\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\overrightarrow{\mathrm{OB''}}$ とすると,$\mathrm{P}$ の存在範囲は $\triangle\mathrm{OA''B''}$ の周および内部である.
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