徳島大学/2026年度/前期

1徳島大学 2026年 数学 第1問解答・解説

ベクトル

1問題

徳島大学2026年度第1問
△OAB\triangle OAB において、OA=2, OB=3, AB=11OA=2,\ OB=3,\ AB=\sqrt{11} とする。∠AOB\angle AOB の二等分線と辺 ABAB の交点を CC とし、点 AA から辺 OBOB に下ろした垂線と線分 OCOC の交点を DD とおく。また、辺 OBOB の中点を MM とし、線分 AMAM と線分 OCOC の交点を EE とおく。OA→=a→, OB→=b→\overrightarrow{OA}=\overrightarrow{a},\ \overrightarrow{OB}=\overrightarrow{b} とするとき、次の問いに答えよ。
(1) 内積 a⃗⋅b⃗\vec{a}\cdot\vec{b} の値を求めよ。
(2) OC→\overrightarrow{OC} を a→\overrightarrow{a} と b→\overrightarrow{b} を用いて表せ。
(3) OD→=kOC→\overrightarrow{OD}=k\overrightarrow{OC} となるような実数 kk の値を求めよ。
(4) 線分 DEDE の長さを求めよ。

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
  • (1)
    11
  • (2)
    OC=(3/5)a+(2/5)bOC=(3/5)a+(2/5)b
  • (3)
    k=5/21k=5/21
  • (4)
    DE=42121DE=\dfrac{4\sqrt{21}}{21}

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

(1) AB→=b⃗−a⃗\overrightarrow{AB}=\vec b-\vec a より、
11=AB2=(b⃗−a⃗)⋅(b⃗−a⃗)=9+4−2a⃗⋅b⃗.11=AB^2=(\vec b-\vec a)\cdot(\vec b-\vec a)=9+4-2\vec a\cdot\vec b.
したがって、
a⃗⋅b⃗=1.\vec a\cdot\vec b=1.

(2) 角の二等分線の性質から AC:CB=OA:OB=2:3AC:CB=OA:OB=2:3 である。よって、
OC→=3a⃗+2b⃗5=35a⃗+25b⃗.\overrightarrow{OC}=\frac{3\vec a+2\vec b}{5}=\frac35\vec a+\frac25\vec b.

(3) OD→=kOC→\overrightarrow{OD}=k\overrightarrow{OC} とおく。AD⊥OBAD\perp OB だから AD→⋅b⃗=0\overrightarrow{AD}\cdot\vec b=0 であり、
(k3a⃗+2b⃗5−a⃗)⋅b⃗=0.\left(k\frac{3\vec a+2\vec b}{5}-\vec a\right)\cdot\vec b=0.
a⃗⋅b⃗=1\vec a\cdot\vec b=1、b⃗⋅b⃗=9\vec b\cdot\vec b=9 を代入すると、
k3+185−1=0,k=521.k\frac{3+18}{5}-1=0,\qquad k=\frac5{21}.

(4) OM→=12b⃗\overrightarrow{OM}=\frac12\vec b とする。EE は線分 OCOC 上にあるので OE→=tOC→\overrightarrow{OE}=t\overrightarrow{OC} とおく。また、EE は線分 AMAM 上にあるから、ある実数 rr により
OE→=(1−r)a⃗+r2b⃗.\overrightarrow{OE}=(1-r)\vec a+\frac r2\vec b.
OC→=(3a⃗+2b⃗)/5\overrightarrow{OC}=(3\vec a+2\vec b)/5 を用いて係数を比べると、
1−r=3t5,r2=2t5.1-r=\frac{3t}{5},\qquad \frac r2=\frac{2t}{5}.
これより r=4t/5r=4t/5 なので t=5/7t=5/7、すなわち OE→=57OC→\overrightarrow{OE}=\frac57\overrightarrow{OC} である。(3)より OD→=521OC→\overrightarrow{OD}=\frac5{21}\overrightarrow{OC} だから、
DE=(57−521)∣OC∣=1021∣OC∣.DE=\left(\frac57-\frac5{21}\right)|OC|=\frac{10}{21}|OC|.
さらに、
∣OC∣2=∣3a⃗+2b⃗5∣2=9⋅4+12⋅1+4⋅925=8425,∣OC∣=2215.|OC|^2=\left|\frac{3\vec a+2\vec b}{5}\right|^2=\frac{9\cdot4+12\cdot1+4\cdot9}{25}=\frac{84}{25},\qquad |OC|=\frac{2\sqrt{21}}5.
したがって、
DE=1021⋅2215=42121.DE=\frac{10}{21}\cdot\frac{2\sqrt{21}}5=\frac{4\sqrt{21}}{21}.

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

  • 内分
  • 内積
  • 係数比較

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。

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