係数の範囲から点の存在範囲と面積を求める(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 係数の範囲から点の存在範囲と面積を求める(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\triangle\mathrm{OAB}$ の面積を $S$ とし,$\overrightarrow{\mathrm{OP}}=s\overrightarrow{\mathrm{OA}}+t\overrightarrow{\mathrm{OB}}$ とする.実数 $s$,$t$ が次の条件を満たして動くとき,点 $\mathrm{P}$ の存在範囲を図示し,その面積を $S$ で表せ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $0\leqq s\leqq 1$,$0\leqq t\leqq 1$
\item[(2)] $0\leqq s\leqq 2$,$1\leqq t\leqq 2$
\end{enumerate}
(1) $t$ を固定して $s$ を $0\leqq s\leqq 1$ で動かすと,$\mathrm{P}$ は $t\overrightarrow{\mathrm{OB}}$ の終点から $\overrightarrow{\mathrm{OA}}$ だけ平行に進んだ線分を描く.さらに $t$ を $0\leqq t\leqq 1$ で動かすと,この線分は $\mathrm{O}$ から $\mathrm{B}$ まで移動する.
$\overrightarrow{\mathrm{OC}}=\overrightarrow{\mathrm{OA}}+\overrightarrow{\mathrm{OB}}$ とすると,存在範囲は平行四辺形 $\mathrm{OACB}$ の周および内部で,面積は $2S$
(2) $\overrightarrow{\mathrm{OA'}}=2\overrightarrow{\mathrm{OA}}$,$\overrightarrow{\mathrm{OB'}}=2\overrightarrow{\mathrm{OB}}$ とする.$t$ を固定すると $\mathrm{P}$ は $t\overrightarrow{\mathrm{OB}}$ の終点から $2\overrightarrow{\mathrm{OA}}$ だけ平行に進んだ線分を描き,$t$ が $1$ から $2$ まで動くとこの線分は $\mathrm{B}$ から $\mathrm{B'}$ まで移動する.
$\overrightarrow{\mathrm{OD}}=\overrightarrow{\mathrm{OA'}}+\overrightarrow{\mathrm{OB}}$,$\overrightarrow{\mathrm{OE}}=\overrightarrow{\mathrm{OA'}}+\overrightarrow{\mathrm{OB'}}$ となる点 $\mathrm{D}$,$\mathrm{E}$ をとると,存在範囲は平行四辺形 $\mathrm{BDEB'}$ の周および内部である.この平行四辺形は $2\overrightarrow{\mathrm{OA}}$,$\overrightarrow{\mathrm{OB}}$ を 2 辺とするから,面積は $2\cdot 2S=4S$
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