数学

§3 演習問題 — 中点・分点と三角不等式

各点の位置ベクトルを と書き、 を用いる。


1. 中点と等式の証明

問題 三角形 の辺 の中点をそれぞれ とするとき、次の等式を証明せよ。 (a) (b)

解答 中点の位置ベクトルは

三角形ABCと辺の中点L, M, N
L, M, N は辺 BC, CA, AB の中点(黄色は中点三角形 LMN)

(a)

(b)

はそれぞれ辺 の半分。継ぎ足すと出発点に戻る(=一周 の半分)ので和は

BL, CM, AN を継ぎ足すと0になる図
3 本を継ぎ足すと閉じる = 和は 0

2. で表す

問題 前問で として、 で表せ。

解答 原点を にとると であり


3. 平行四辺形

問題 平行四辺形 において、 として、 で表せ。

解答 対角線について

とおくと

辺々を足し引きして


4. 三角不等式

問題 第 11 図(b)、第 12 図を用いて、 を証明せよ。

解答

(第 11 図(b))

第11図(b) a=AB, b=BC, a+b=AC の三角形
第 11 図(b) a=AB, b=BC, a+b=AC

第 11 図(b) のように点 をとり

とする。三角形 では 1 辺の長さは他の 2 辺の長さの和を超えないから

等号が成り立つのは が一直線上に並ぶとき、すなわち が同じ向きのときである。

(第 12 図)

第12図 a=OA, b=OB, a-b=BA の三角形
第 12 図 a=OA, b=OB, a−b=BA

第 12 図のように点 をとり

とすると

三角形 では辺 の長さは他の 2 辺の長さの和を超えないから

等号が成り立つのは が一直線上に並ぶとき、すなわち が反対向きのときである。


5. 辺 の 3 等分点

問題 三角形 の辺 を 3 等分する点を とするとき、 をそれぞれ で表せ。また であることを証明せよ。

解答 の向きに と並ぶ。原点を にとると

和をとると


6. 四辺形 の辺 の中点

問題 四辺形 の辺 の中点をそれぞれ とするとき、 で表せ。

解答


7. 3 等分点 (辺 )、(辺

問題 前問で辺 を 3 等分する点を 、辺 を 3 等分する点を とすれば、 であることを証明せよ。

解答

したがって

和をとると

第 6 問の とも整合する。

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