ベクトルの式が表す球面(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: ベクトルの式が表す球面(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
原点 $\mathrm{O}$ と点 $\mathrm{B}(3,\,0,\,0)$ に対し,$\mathrm{OP}=2\mathrm{BP}$ を満たす点 $\mathrm{P}$ 全体の図形を,ベクトルを用いて求めよ.
$\overrightarrow{\mathrm{OP}}=\vec{p}$,$\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\vec{b}$ とすると,条件は $|\vec{p}|^2=4|\vec{p}-\vec{b}|^2$ である.展開して
\[ 3|\vec{p}|^2-8\vec{b}\cdot\vec{p}+4|\vec{b}|^2=0 \quad\text{より}\quad |\vec{p}|^2-\frac{8}{3}\vec{b}\cdot\vec{p}+\frac{4}{3}|\vec{b}|^2=0 \]
平方完成すると
\[ \left|\vec{p}-\frac{4}{3}\vec{b}\right|^2=\frac{16}{9}|\vec{b}|^2-\frac{4}{3}|\vec{b}|^2=\frac{4}{9}|\vec{b}|^2 \]
$|\vec{b}|=3$ であるから $\left|\vec{p}-\dfrac{4}{3}\vec{b}\right|=2$.$\dfrac{4}{3}\vec{b}=(4,\,0,\,0)$ であるから,求める図形は
中心 $(4,\,0,\,0)$,半径 $2$ の球面 $(x-4)^2+y^2+z^2=4$ である.
⭐ お気に入り 0
ログインするとお気に入り・印刷リスト・PDF出力が使えます