ベクトル方程式
ゾウ先生ベクトル方程式のtは、点Pを直線や円の上で動かすためのスイッチのような数だよ。tを変えるとPの場所が変わる。
30秒でつかむ
- 点Aを通り、方向ベクトルdに平行な直線のベクトル方程式は、p=a+tdになる(tは実数(新しいタブで開きます))。
- 2点A,Bを通る直線なら、p=(1−t)a+tbになる。
- 中心C、半径rの円のベクトル方程式は、|p-c|=rになる。
詳しく
公式
点Aを通り、方向ベクトルに平行な直線を考えよう。
直線上の点Pの位置ベクトル(新しいタブで開きます)をとする。
実数tを使うとと表せる。
これを直線のベクトル方程式という。
2点A,Bを通る直線を考えよう。
方向ベクトルはにとれる。
このときになる。
中心C、半径rの円を考えよう。
円のベクトル方程式はになる。
例題
例題:点A(1,2)を通り、方向ベクトル(3,1)に平行な直線を考える。
に当てはめよう。
になる。
成分で書くと、になる。
なぜそうなるか
2点A,Bを通る直線の式を導いてみよう。
方向ベクトルはにとれる。
これをに代入する。
が求まった。
右辺を整理するとになる。
t=0ならP=A、t=1ならP=Bになる。
確認問題
確認問題(解答用紙)
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/math/vector-equations/?from=print#quiz
点A(2,−1)を通り、方向ベクトル(3,2)に平行な直線上で、t=2のときの点Pのx座標を求めよ。
答え:____________
正解:8
p=a+tdに当てはめる。x座標は2+2×3=8。A(0,0)、B(10,6)を通る直線上で、p=(1−t)a+tbのt=(1/2)のときの点Pのx座標を求めよ。
答え:____________
正解:5
式に当てはめる。x=(1−(1/2))×0+(1/2)×10=0+5=5。中心C(2,3)の円が点P(5,7)を通るとき、この円の半径rを求めよ。
答え:____________
正解:5
r=|p-c|に当てはめる。r=√((5−2)²+(7−3)²)=√(9+16)=√25=5。中心C、半径rの円のベクトル方程式として正しいものはどれか。
- ◯ p-c=r
- ◯ p=c+r
- ◯ |p-c|=r
- ◯ |p|+|c|=r
正解:|p-c|=r
円は中心Cから距離rにある点Pの集まりだ。点Pと中心Cの距離は|p-c|なので、|p-c|=rになる。
単元のポイント
- 直線のベクトル方程式 p=a+td(Aを通り、dに平行)
- 2点を通る直線の式 p=(1−t)a+tb
- 円のベクトル方程式 |p-c|=r(中心C、半径r)