ベクトル $\vec{a} = (-7, 4)$、$\vec{b} = (2, -3)$と実数 $t$ に対して、$|\vec{a} + t\vec{b}|$ が最小となる $t$ の値と、その時の $|\vec{a} + t\vec{b}|$ の最小値を求める問題です。

代数学ベクトル絶対値最小値二次関数平方完成
2025/7/21

1. 問題の内容

ベクトル a=(7,4)\vec{a} = (-7, 4)b=(2,3)\vec{b} = (2, -3)と実数 tt に対して、a+tb|\vec{a} + t\vec{b}| が最小となる tt の値と、その時の a+tb|\vec{a} + t\vec{b}| の最小値を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、a+tb\vec{a} + t\vec{b} を計算します。
a+tb=(7,4)+t(2,3)=(7+2t,43t)\vec{a} + t\vec{b} = (-7, 4) + t(2, -3) = (-7 + 2t, 4 - 3t)
次に、a+tb2|\vec{a} + t\vec{b}|^2 を計算します。
a+tb2=(7+2t)2+(43t)2=(4928t+4t2)+(1624t+9t2)=13t252t+65|\vec{a} + t\vec{b}|^2 = (-7 + 2t)^2 + (4 - 3t)^2 = (49 - 28t + 4t^2) + (16 - 24t + 9t^2) = 13t^2 - 52t + 65
a+tb2|\vec{a} + t\vec{b}|^2tt の2次関数なので、平方完成して最小値を求めます。
13t252t+65=13(t24t)+65=13(t24t+44)+65=13(t2)252+65=13(t2)2+1313t^2 - 52t + 65 = 13(t^2 - 4t) + 65 = 13(t^2 - 4t + 4 - 4) + 65 = 13(t - 2)^2 - 52 + 65 = 13(t - 2)^2 + 13
a+tb2|\vec{a} + t\vec{b}|^2t=2t = 2 のとき最小値13をとります。
したがって、a+tb|\vec{a} + t\vec{b}|t=2t = 2 のとき最小値13\sqrt{13}をとります。

3. 最終的な答え

t=2t = 2 のとき、最小値 13\sqrt{13} をとる。

「代数学」の関連問題

一次関数 $y = 5x - 2$ において、$x$ の値が1から4まで増加したときの変化の割合を求める問題です。

一次関数変化の割合傾き
2025/7/22

与えられた分数式の掛け算を計算し、結果を最も簡単な形で表す問題です。式は次の通りです。 $\frac{x^2 - 11x + 30}{x^3 - 6x^2 + 9x} \times \frac{x^2...

分数式因数分解式の簡約化
2025/7/22

与えられた分数式 $\frac{x^3 - 1}{x^2 + x - 2}$ をできる限り簡略化します。

分数式因数分解式の簡略化多項式
2025/7/22

次の計算をしなさい。 $\sqrt{5} - \frac{15}{\sqrt{5}}$

平方根有理化式の計算根号
2025/7/22

放物線 $y = x^2 - 3x + 1$ を $x$ 軸方向にオ、$y$ 軸方向にカだけ平行移動した放物線が $y = x^2 + 5x + 2$ であるとき、オとカの値を求める問題です。

放物線平行移動二次関数方程式
2025/7/22

与えられた分数をできる限り簡単にします。問題は次の通りです。 $$ \frac{x^2 - 3x - 4}{2x^2 + 3x + 1} $$

分数因数分解式の簡略化
2025/7/22

## 問題の内容

三角関数半角の公式三角比
2025/7/22

$(\sqrt{2} + 1)(\sqrt{2} + 3)$ を計算する問題です。

式の展開平方根の計算計算
2025/7/22

与えられた4x4行列の行列式を余因子展開を用いて計算します。行列は次の通りです。 $\begin{pmatrix} 2 & -1 & 3 & 4 \\ 0 & 1 & 2 & 3 \\ 3 & 2 &...

行列行列式余因子展開
2025/7/22

多項式 $x^3 + x^2 - 3x - 1$ を多項式 $B$ で割ったとき、商が $x-1$ で、余りが $-3x + 1$ である。このとき、$B$ を求める問題。

多項式の割り算多項式因数定理
2025/7/22