2021/02/06 空間ベクトルの標準的な問題です。

 

2022/09/18 文章の一部を修正しました。

    問1(易),問2(やや易),問3(標準)です。解法に悩む問題ではありません。

 

2023/08/14 文字を修正しました.

 

 

 

 

問1 空間のベクトル方程式は発展事項で,平面のベクトル方程式は通常の内容という

  不思議なカリキュラムになっているのですが,普通に考えればよいでしょう。

 

   原点をO,tを実数として,直線 l 上の点をP(x,y,z)とすると,

 

             

          

 

   同様に t’を実数,直線m上の点をQ(x.,y.z)とすると,

 

            

          

 

 

問2 直線 l と m が交わるなら,

     1+t=1+2t’ ・・・①

     2+t=1      ・・・②

     3-2t=1+t’ ・・・③

  をみたす,t,t’が存在するが,②よりt=-1,①よりt’=-1/2 ③よりt’=4

  となるので,①,②,③を同時に満たすt,t'は存在しないので,

  直線lと直線mの交点は存在しない。

 

 

問3 l と m に直交する直線 n の方向ベクトルを (p,q,r) とすると,

 方向ベクトルの内積が0であることから,

 

    p+q-2r=0

    2p  +r=0

 

 より,(p,q,r) // (1,-5 ,-2)

 

  直線 n は点(1+t,2+t,3-2t)を通り方向ベクトル (1,-5,-2)だから,

 直線n上の点は,

 

    x=1+t+k

    y=2+t-5k

    z=3-2t-2k

 

 と表すことができる。

 

  また,直線 n は,直線mと交わるから,

 

    1+t+k=1+2t’  ・・・④

    2+t-5k=1     ・・・⑤

    3-2t-2k=1+t’ ・・・⑥

 

  ④,⑤,⑥を同時に満たす必要があります。

 

   よって,④,⑥より

 

    t’=2/5 ⇒ t+k=4/5 ・・・④’

 

 ④’,⑤より,

 

    k=3/10,t=1/2

 

 ゆえに,