点 $P(0, -1, -1)$ と点 $Q(1, 0, -4)$ を通る直線のベクトル方程式(パラメータ表示)を求める問題です。

幾何学ベクトル空間ベクトル直線ベクトル方程式パラメータ表示
2025/7/18

1. 問題の内容

P(0,1,1)P(0, -1, -1) と点 Q(1,0,4)Q(1, 0, -4) を通る直線のベクトル方程式(パラメータ表示)を求める問題です。

2. 解き方の手順

直線上の任意の点 (x,y,z)(x, y, z) を表すベクトルは、点Pの位置ベクトル p\vec{p} と、方向ベクトル PQ\vec{PQ} の実数倍の和で表されます。つまり、パラメータttを用いて以下のようになります。
(xyz)=p+tPQ\begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \vec{p} + t \vec{PQ}
まず、p\vec{p} を求めます。点Pの座標から、p\vec{p} は次のようになります。
p=(011)\vec{p} = \begin{pmatrix} 0 \\ -1 \\ -1 \end{pmatrix}
次に、方向ベクトル PQ\vec{PQ} を求めます。PQ\vec{PQ} は点Qの位置ベクトルから点Pの位置ベクトルを引くことで求められます。
PQ=(104)(011)=(113)\vec{PQ} = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ -4 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} 0 \\ -1 \\ -1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -3 \end{pmatrix}
したがって、求めるベクトル方程式は次のようになります。
(xyz)=(011)+t(113)\begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ -1 \\ -1 \end{pmatrix} + t \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -3 \end{pmatrix}

3. 最終的な答え

(xyz)=(011)+t(113)\begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ -1 \\ -1 \end{pmatrix} + t \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -3 \end{pmatrix}

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