平面上の3点と垂線問題の解法:ベクトルを使った解き方

高校数学

この問題では、平面上の3点O, A, Bに関して、点Oから辺ABに垂線を下ろしたときのベクトルの関係を求めるものです。具体的な手順を解説します。

1. 問題の理解と与えられた情報

問題では、以下の情報が与えられています。

  • 点Oから点AへのベクトルOA = 3
  • 点Oから点BへのベクトルOB = 2
  • 角AOB = 60度
  • 点Oから辺ABに垂線を下ろし、交点をCとする

2. 垂線のベクトルOCの求め方

垂直に交わる点Cで、OCベクトルを求めるためには、まずベクトルOAとベクトルOBを用いてその関係を表現します。点Oから辺ABに垂線を下ろすということは、点Cが辺AB上にあり、OCベクトルはOAとOBベクトルの線形結合として表されます。

ベクトルOCを次のように表します。

OC = αOA + βOB

ここでαとβは定数です。問題に与えられた条件から、ベクトルOCがOAおよびOBの線形結合で表されることを確認します。

3. 線形結合の解法

ベクトルOCがOAおよびOBの線形結合であることを示すためには、まずOAおよびOBの成分を使用してベクトルOCの成分を求めます。具体的には、角度と長さの関係を利用して、それぞれの成分がどのように合成されるかを導きます。

4. まとめと実際の計算

実際の計算では、与えられた角度とベクトルの長さを使って、垂線の交点Cを求めるためのベクトルOCを求めます。これにより、問題の回答が得られます。数学的に言うと、ベクトルOCはOAとOBの線形結合として表すことができます。

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