ベクトル $A, B, C$ が与えられたとき、$2|(A+B) \times (A-C)|$ を求める問題です。ここで、 $A = 2i + j + 2k$ $B = i - 3j + k$ $C = i + 2j + 3k$ です。

幾何学ベクトル外積ベクトルの計算
2025/5/30

1. 問題の内容

ベクトル A,B,CA, B, C が与えられたとき、2(A+B)×(AC)2|(A+B) \times (A-C)| を求める問題です。ここで、
A=2i+j+2kA = 2i + j + 2k
B=i3j+kB = i - 3j + k
C=i+2j+3kC = i + 2j + 3k
です。

2. 解き方の手順

まず、A+BA+BACA-C を計算します。
A+B=(2i+j+2k)+(i3j+k)=(2+1)i+(13)j+(2+1)k=3i2j+3kA+B = (2i + j + 2k) + (i - 3j + k) = (2+1)i + (1-3)j + (2+1)k = 3i - 2j + 3k
AC=(2i+j+2k)(i+2j+3k)=(21)i+(12)j+(23)k=ijkA-C = (2i + j + 2k) - (i + 2j + 3k) = (2-1)i + (1-2)j + (2-3)k = i - j - k
次に、(A+B)×(AC)(A+B) \times (A-C) を計算します。
(A+B)×(AC)=(3i2j+3k)×(ijk)(A+B) \times (A-C) = (3i - 2j + 3k) \times (i - j - k)
=ijk323111=(2(3))i(33)j+(3(2))k=5i+6jk= \begin{vmatrix} i & j & k \\ 3 & -2 & 3 \\ 1 & -1 & -1 \end{vmatrix} = (2-(-3))i - (-3-3)j + (-3-(-2))k = 5i + 6j - k
最後に、2(A+B)×(AC)2|(A+B) \times (A-C)| を計算します。
(A+B)×(AC)=5i+6jk=52+62+(1)2=25+36+1=62|(A+B) \times (A-C)| = |5i + 6j - k| = \sqrt{5^2 + 6^2 + (-1)^2} = \sqrt{25 + 36 + 1} = \sqrt{62}
したがって、2(A+B)×(AC)=2622|(A+B) \times (A-C)| = 2\sqrt{62}

3. 最終的な答え

2622\sqrt{62}

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