中点が一致することを位置ベクトルで示す(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 中点が一致することを位置ベクトルで示す(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
平行六面体 $\mathrm{ABCD}\text{-}\mathrm{EFGH}$ の 4 本の対角線 $\mathrm{AG}$,$\mathrm{BH}$,$\mathrm{CE}$,$\mathrm{DF}$ は 1 点で交わることを,それぞれの中点が一致することを示して証明せよ.
$\mathrm{A}$ を始点とし,$\overrightarrow{\mathrm{AB}}=\vec{b}$,$\overrightarrow{\mathrm{AD}}=\vec{d}$,$\overrightarrow{\mathrm{AE}}=\vec{e}$ とすると
\[ \overrightarrow{\mathrm{AC}}=\vec{b}+\vec{d},\ \overrightarrow{\mathrm{AF}}=\vec{b}+\vec{e},\ \overrightarrow{\mathrm{AH}}=\vec{d}+\vec{e},\ \overrightarrow{\mathrm{AG}}=\vec{b}+\vec{d}+\vec{e} \]
各対角線の中点の位置ベクトルを求めると
\[ \mathrm{AG}:\ \frac{\vec{0}+(\vec{b}+\vec{d}+\vec{e})}{2},\qquad \mathrm{BH}:\ \frac{\vec{b}+(\vec{d}+\vec{e})}{2} \]
\[ \mathrm{CE}:\ \frac{(\vec{b}+\vec{d})+\vec{e}}{2},\qquad \mathrm{DF}:\ \frac{\vec{d}+(\vec{b}+\vec{e})}{2} \]
いずれも $\dfrac{\vec{b}+\vec{d}+\vec{e}}{2}$ で一致する.よって 4 本の対角線はこの点で交わる. \hfill 終
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