点から平面までの距離(成分で計算)(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 点から平面までの距離(成分で計算)(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
3 点 $\mathrm{A}(2,\,0,\,0)$,$\mathrm{B}(0,\,1,\,0)$,$\mathrm{C}(0,\,0,\,1)$ を通る平面を $\alpha$ とし,点 $\mathrm{P}(1,\,4,\,1)$ から $\alpha$ に垂線 $\mathrm{PH}$ を下ろす.点 $\mathrm{H}$ の座標と,線分 $\mathrm{PH}$ の長さを求めよ.
$\mathrm{H}$ は平面 $\alpha$ 上にあるから,$\overrightarrow{\mathrm{AH}}=s\overrightarrow{\mathrm{AB}}+t\overrightarrow{\mathrm{AC}}$ とおける.$\overrightarrow{\mathrm{AB}}=(-2,\,1,\,0)$,$\overrightarrow{\mathrm{AC}}=(-2,\,0,\,1)$,$\overrightarrow{\mathrm{AP}}=(-1,\,4,\,1)$ より
\[ \overrightarrow{\mathrm{PH}}=\overrightarrow{\mathrm{AH}}-\overrightarrow{\mathrm{AP}}=(-2s-2t+1,\,s-4,\,t-1) \]
$\overrightarrow{\mathrm{PH}}\perp\overrightarrow{\mathrm{AB}}$,$\overrightarrow{\mathrm{PH}}\perp\overrightarrow{\mathrm{AC}}$ より
\[ -2(-2s-2t+1)+(s-4)=0 \quad\text{すなわち}\quad 5s+4t=6 \]
\[ -2(-2s-2t+1)+(t-1)=0 \quad\text{すなわち}\quad 4s+5t=3 \]
2 式を加えて $s+t=1$,引いて $s-t=3$.よって $s=2$,$t=-1$
$\overrightarrow{\mathrm{OH}}=\overrightarrow{\mathrm{OA}}+2\overrightarrow{\mathrm{AB}}-\overrightarrow{\mathrm{AC}}=(2-4+2,\,2,\,-1)$ より $\mathrm{H}(0,\,2,\,-1)$
$\overrightarrow{\mathrm{PH}}=(-1,\,-2,\,-2)$ より $\mathrm{PH}=3$
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