東邦大学/2023年度/一般

3東邦大学 2023年 数学 第3問解答・解説

ベクトル

1問題

東邦大学2023年度第3問
共通指示:問題は1から10までの10問です。解答は解答用マークシートに記入してください。問題の文中の アイ\text{アイ}、ウエオ\text{ウエオ} などには、符号 (-)、または数字 (0∼9)(0\sim9) が入ります。ア、イ、ウ、…の一つひとつは、これらのいずれか一つに対応します。それらを解答用マークシートのア、イ、ウ、…で示された解答欄にマークして答えなさい。分数形で解答する場合は、それ以上約分できない形で答えなさい。また、符号は分子につけ、分母につけてはいけません。根号を含む形で解答する場合は、根号の中に現れる自然数が最小となる形で答えなさい。
3 座標空間において、3点 A(2,−1,−5),B(1,0,−4),C(−1,3,1)A(2,-1,-5),B(1,0,-4),C(-1,3,1) の定める平面を α\alpha とする。点 P(a,a,a)P(a,a,a) が平面 α\alpha 上にあるとき、aa の値は a=ソタa=\dfrac{\text{ソ}}{\text{タ}} である。点 Q(b,c,−7)Q(b,c,-7) があり、直線 AQAQ が平面 α\alpha に直交するとき、bb と cc の値はそれぞれ b=チb=\boxed{\text{チ}}、c=ツc=\boxed{\text{ツ}} である。

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • a=32,b=6,c=5.a=\frac32,\qquad b=6,\qquad c=5.

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

AB→=(−1,1,1)\overrightarrow{AB}=(-1,1,1)、AC→=(−3,4,6)\overrightarrow{AC}=(-3,4,6) である。n⃗=(2,3,−1)\vec{n}=(2,3,-1) とすると
n⃗⋅AB→=−2+3−1=0,n⃗⋅AC→=−6+12−6=0, \vec{n}\cdot\overrightarrow{AB}=-2+3-1=0,\qquad \vec{n}\cdot\overrightarrow{AC}=-6+12-6=0,
よって n⃗\vec{n} は平面 α\alpha の法線ベクトルである。点 A(2,−1,−5)A(2,-1,-5) を通る平面の方程式は
2(x−2)+3(y+1)−(z+5)=0,すなわち2x+3y−z−6=0. 2(x-2)+3(y+1)-(z+5)=0, \quad\text{すなわち}\quad 2x+3y-z-6=0.
点 P(a,a,a)P(a,a,a) を代入すると 4a−6=04a-6=0 より a=3/2a=3/2。

直線 AQAQ が平面 α\alpha に垂直なので、AQ→\overrightarrow{AQ} は法線ベクトルと平行である。従ってある実数 λ\lambda に対し
(b−2,c+1,−2)=λ(2,3,−1). (b-2,c+1,-2)=\lambda(2,3,-1).
第3成分から λ=2\lambda=2、よって b−2=4b-2=4、c+1=6c+1=6 となり、b=6b=6、c=5c=5。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • 空間座標と空間ベクトル
  • ベクトルの内積
  • ベクトルの成分表示

答えと解答は AI で作成したものです。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

東邦大学の数学を、過去 10 年分まとめて解けるものがあったら使いたいですか?

次にやること

同じ年度の次の問題第4問へ進む図形と計量・図形の性質・図形と方程式

似た問題を、ほかの大学で