平行六面体の対角線を3つのベクトルで表す(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 平行六面体の対角線を3つのベクトルで表す(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
平行六面体 $\mathrm{ABCD}\text{-}\mathrm{EFGH}$ において,$\overrightarrow{\mathrm{AB}}=\vec{a}$,$\overrightarrow{\mathrm{AD}}=\vec{b}$,$\overrightarrow{\mathrm{AE}}=\vec{c}$ とする.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\overrightarrow{\mathrm{EC}}$,$\overrightarrow{\mathrm{HB}}$ を $\vec{a}$,$\vec{b}$,$\vec{c}$ で表せ.
\item[(2)] 面 $\mathrm{EFGH}$ の対角線の交点を $\mathrm{P}$ とするとき,$\overrightarrow{\mathrm{AP}}$ を $\vec{a}$,$\vec{b}$,$\vec{c}$ で表せ.
\item[(3)] $\triangle\mathrm{BDE}$ の重心を $\mathrm{K}$ とするとき,$\overrightarrow{\mathrm{AK}}$ を $\vec{a}$,$\vec{b}$,$\vec{c}$ で表し,$\mathrm{K}$ は対角線 $\mathrm{AG}$ 上にあることを示せ.
\end{enumerate}
(1) $\overrightarrow{\mathrm{EC}}=\overrightarrow{\mathrm{AC}}-\overrightarrow{\mathrm{AE}}=\vec{a}+\vec{b}-\vec{c}$
$\overrightarrow{\mathrm{HB}}=\overrightarrow{\mathrm{AB}}-\overrightarrow{\mathrm{AH}}=\vec{a}-\vec{b}-\vec{c}$
(2) $\mathrm{P}$ は線分 $\mathrm{EG}$ の中点であるから
\[ \overrightarrow{\mathrm{AP}}=\frac{\overrightarrow{\mathrm{AE}}+\overrightarrow{\mathrm{AG}}}{2}=\frac{\vec{c}+(\vec{a}+\vec{b}+\vec{c})}{2}=\frac{1}{2}\vec{a}+\frac{1}{2}\vec{b}+\vec{c} \]
(3)
\[ \overrightarrow{\mathrm{AK}}=\frac{\overrightarrow{\mathrm{AB}}+\overrightarrow{\mathrm{AD}}+\overrightarrow{\mathrm{AE}}}{3}=\frac{\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}}{3} \]
$\overrightarrow{\mathrm{AG}}=\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}$ であるから $\overrightarrow{\mathrm{AK}}=\dfrac{1}{3}\overrightarrow{\mathrm{AG}}$.よって $\mathrm{K}$ は対角線 $\mathrm{AG}$ 上にある($\mathrm{AG}$ を $1:2$ に内分する点).
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