$\overrightarrow{AB} = (1, 2, -1)$、$\overrightarrow{AC} = (-2, 1, -1)$ を満たす$\triangle ABC$の面積を求める問題です。

幾何学ベクトル外積面積空間図形
2025/7/4

1. 問題の内容

AB=(1,2,1)\overrightarrow{AB} = (1, 2, -1)AC=(2,1,1)\overrightarrow{AC} = (-2, 1, -1) を満たすABC\triangle ABCの面積を求める問題です。

2. 解き方の手順

ABC\triangle ABC の面積は、ベクトル AB\overrightarrow{AB}AC\overrightarrow{AC} の外積の大きさの半分で求められます。
まず、AB\overrightarrow{AB}AC\overrightarrow{AC} の外積 AB×AC\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} を計算します。
AB×AC=(121)×(211)=((2×1)(1×1)(1×2)(1×1)(1×1)(2×2))=(2+12+11+4)=(135)\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} = \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ -1 \end{pmatrix} \times \begin{pmatrix} -2 \\ 1 \\ -1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} (2 \times -1) - (-1 \times 1) \\ (-1 \times -2) - (1 \times -1) \\ (1 \times 1) - (2 \times -2) \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2 + 1 \\ 2 + 1 \\ 1 + 4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1 \\ 3 \\ 5 \end{pmatrix}
次に、外積の大きさ AB×AC|\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC}| を計算します。
AB×AC=(1)2+32+52=1+9+25=35|\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC}| = \sqrt{(-1)^2 + 3^2 + 5^2} = \sqrt{1 + 9 + 25} = \sqrt{35}
ABC\triangle ABC の面積は、外積の大きさの半分であるため、12AB×AC\frac{1}{2}|\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC}| で求められます。
ABC=1235=352\triangle ABC = \frac{1}{2} \sqrt{35} = \frac{\sqrt{35}}{2}

3. 最終的な答え

352\frac{\sqrt{35}}{2}

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