ベクトル方程式が表す円を調べる(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: ベクトル方程式が表す円を調べる(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
平面上に $\triangle\mathrm{OAB}$ があり,$\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\vec{a}$,$\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\vec{b}$ とする.次のベクトル方程式を満たす点 $\mathrm{P}(\vec{p})$ 全体はどのような図形か.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $|3\vec{p}-\vec{a}-2\vec{b}|=6$
\item[(2)] $|\vec{p}|^2-2\vec{a}\cdot\vec{p}=0$
\end{enumerate}
(1) 両辺を 3 で割って
\[ \left|\vec{p}-\frac{\vec{a}+2\vec{b}}{3}\right|=2 \]
$\dfrac{\vec{a}+2\vec{b}}{3}$ は線分 $\mathrm{AB}$ を $2:1$ に内分する点 $\mathrm{C}$ の位置ベクトルであるから,$\mathrm{P}$ 全体は点 $\mathrm{C}$ を中心とする半径 $2$ の円である.
(2) 両辺に $|\vec{a}|^2$ を加えると
\[ |\vec{p}|^2-2\vec{a}\cdot\vec{p}+|\vec{a}|^2=|\vec{a}|^2 \quad\text{すなわち}\quad |\vec{p}-\vec{a}|^2=|\vec{a}|^2 \]
$|\vec{p}-\vec{a}|\geqq 0$,$|\vec{a}|>0$ であるから $|\vec{p}-\vec{a}|=|\vec{a}|$ であり,$\mathrm{P}$ 全体は点 $\mathrm{A}$ を中心とし,半径 $\mathrm{OA}$ の円(点 $\mathrm{O}$ を通る円)である.
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