四面体で中点・重心を結ぶ図形の性質(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 四面体で中点・重心を結ぶ図形の性質(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
四面体 $\mathrm{OABC}$ において,辺 $\mathrm{OA}$ を $1:2$ に内分する点を $\mathrm{P}$,$\triangle\mathrm{OBC}$ の重心を $\mathrm{Q}$,$\triangle\mathrm{ABC}$ の重心を $\mathrm{G}$,線分 $\mathrm{OG}$ の中点を $\mathrm{R}$ とする.3 点 $\mathrm{P}$,$\mathrm{R}$,$\mathrm{Q}$ は一直線上にあることを証明し,$\mathrm{PR}:\mathrm{RQ}$ を求めよ.
$\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\vec{a}$,$\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\vec{b}$,$\overrightarrow{\mathrm{OC}}=\vec{c}$ とすると
\[ \overrightarrow{\mathrm{OP}}=\frac{1}{3}\vec{a},\quad \overrightarrow{\mathrm{OQ}}=\frac{\vec{b}+\vec{c}}{3},\quad \overrightarrow{\mathrm{OR}}=\frac{1}{2}\cdot\frac{\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}}{3}=\frac{\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}}{6} \]
よって
\[ \overrightarrow{\mathrm{PQ}}=\frac{-\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}}{3},\qquad \overrightarrow{\mathrm{PR}}=\frac{-\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}}{6}=\frac{1}{2}\overrightarrow{\mathrm{PQ}} \]
したがって 3 点 $\mathrm{P}$,$\mathrm{R}$,$\mathrm{Q}$ は一直線上にあり,$\mathrm{R}$ は線分 $\mathrm{PQ}$ の中点である.$\mathrm{PR}:\mathrm{RQ}=1:1$
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