3点 $A(1, 1, 2)$, $B(2, 3, 1)$, $C(3, -1, 4)$ を頂点とする三角形の面積 $S$ を求めます。

幾何学ベクトル空間ベクトル外積三角形の面積
2025/6/29

1. 問題の内容

3点 A(1,1,2)A(1, 1, 2), B(2,3,1)B(2, 3, 1), C(3,1,4)C(3, -1, 4) を頂点とする三角形の面積 SS を求めます。

2. 解き方の手順

まず、ベクトル AB\vec{AB}AC\vec{AC} を計算します。
AB=OBOA=(21,31,12)=(1,2,1)\vec{AB} = \vec{OB} - \vec{OA} = (2-1, 3-1, 1-2) = (1, 2, -1)
AC=OCOA=(31,11,42)=(2,2,2)\vec{AC} = \vec{OC} - \vec{OA} = (3-1, -1-1, 4-2) = (2, -2, 2)
次に、ベクトル AB\vec{AB}AC\vec{AC} の外積を計算します。
AB×AC=(22(1)(2),(1)212,1(2)22)=(42,22,24)=(2,4,6)\vec{AB} \times \vec{AC} = (2\cdot2 - (-1)\cdot(-2), (-1)\cdot2 - 1\cdot2, 1\cdot(-2) - 2\cdot2) = (4-2, -2-2, -2-4) = (2, -4, -6)
三角形の面積 SS は、外積の大きさの半分で与えられます。
S=12AB×ACS = \frac{1}{2} |\vec{AB} \times \vec{AC}|
外積の大きさ AB×AC|\vec{AB} \times \vec{AC}| を計算します。
AB×AC=22+(4)2+(6)2=4+16+36=56=214|\vec{AB} \times \vec{AC}| = \sqrt{2^2 + (-4)^2 + (-6)^2} = \sqrt{4 + 16 + 36} = \sqrt{56} = 2\sqrt{14}
したがって、三角形の面積 SS
S=12214=14S = \frac{1}{2} \cdot 2\sqrt{14} = \sqrt{14}

3. 最終的な答え

14\sqrt{14}

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