問題1: 原点O、点P(3,2)、点Q(2,1)が与えられたとき、ベクトルOPとベクトルOQの内積と、線分OPとOQでできる平行四辺形の面積を求めます。 問題2: 原点O、点P(3,2)、点R(2,1)が与えられたとき、点Pを通りベクトルORと直交する直線の式を $y = ax + b$ の形で表し、$a$と$b$の値を求めます。

幾何学ベクトル内積平行四辺形直交直線の式
2025/6/9

1. 問題の内容

問題1:
原点O、点P(3,2)、点Q(2,1)が与えられたとき、ベクトルOPとベクトルOQの内積と、線分OPとOQでできる平行四辺形の面積を求めます。
問題2:
原点O、点P(3,2)、点R(2,1)が与えられたとき、点Pを通りベクトルORと直交する直線の式を y=ax+by = ax + b の形で表し、aabbの値を求めます。

2. 解き方の手順

問題1:
(1) ベクトルOPとベクトルOQの内積を計算します。
ベクトルOP = (3, 2), ベクトルOQ = (2, 1)なので、内積は
OPOQ=(3)(2)+(2)(1)=6+2=8OP \cdot OQ = (3)(2) + (2)(1) = 6 + 2 = 8
(2) 線分OPとOQでできる平行四辺形の面積は、ベクトルOPとベクトルOQで構成される行列式の絶対値で求められます。
面積 = (3)(1)(2)(2)=34=1=1|(3)(1) - (2)(2)| = |3 - 4| = |-1| = 1
問題2:
点P(3,2)を通り、ベクトルOR(2,1)に直交する直線の式を求めます。
ベクトルORに直交するベクトルは、例えば(-1, 2)です。
したがって、求める直線は方向ベクトル(-1, 2)を持ちます。
直線の式は、傾きが m=12m = -\frac{1}{2} であることから、y=ax+by = ax + b の形において、a=21=2a = -\frac{2}{1} = -2となります。
点P(3,2)を通るので、2=2(3)+b2 = -2(3) + b
2=6+b2 = -6 + b
b=8b = 8
したがって、求める直線の式は y=21x+8y = -\frac{2}{1} x + 8
OROR の傾きは 1/21/2 なので、直交する直線の傾きは 2-2
求める直線は、y=2x+by = -2x + b
この直線が点(3, 2)を通るので、 2=2(3)+b2 = -2(3) + b
2=6+b2 = -6 + b
b=8b = 8
したがって、求める直線の式は y=2x+8y = -2x + 8

3. 最終的な答え

問題1:
(1) ベクトルOPとOQの内積: 8
(2) 平行四辺形の面積: 1
問題2:
a=2a = -2
b=8b = 8

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