61) 空間の2線分の長さの和(大阪府立大03年)

空間の 2 線分の長さの和
大阪府立大 03 年
空間に3点A 0 -6 , -1 , 0 1 ,B 0 -2 , 7 , -4 1 ,C 0 2 , 6 , -8 1 があり、
2点A,Bを通る直線をlとする。さらに点Dは4BADが直角,
AD =2U 3 となる位置にあるものとする。このとき次の問に答えよ。
(1)線分ABを3:1の比に内分する点Rの座標とDRを求めよ。
(2)点Cから直線lに下ろした垂線とlとの交点をH とする。
点H の座標と CH を求めよ。
(3)点Pが直線l上を動くとき,CP + DP が最小となる点Pの座標と
その最小値dを求めよ。
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点Dの位置が定まっていないのがこの問の特徴です。計算に都合の良い場所を自分で設定する必
要があります。一方、右の解答のように点Dの座標を求めなくても解答を得ることができるとい
いうところに思いが至れば面倒な計算を少々楽にできると思います。
11.早稲田大 05 年や 51.お茶の水女子大 05 年と同じ方法を用います。
(1)R 0 -3 , 5 , -3 1 (答) AR = 0 3,6, -3 1 から AR =3U 6
ゆえに DR = U DA 2 + AR 2 = U 66 (答)
(2)CH = CA + tAB =0 -8+4t ,-7+8t ,8 -4t 1
CH 5AB から CH ・ AB =0
40 -8 +4t 1 +80 -7 +8t 1 + 0 -4 1 ・ 0 8 -4t 1 =0
図1 点Dは中心A,半径2√3 で
直線ABに垂直な円の周上にある。
t =
5
よってCH =0 -3,3 ,3 1 4
これよりOH = OC + CH =0 -1,9, -5 1 (答)
ゆえにH 0 -1 , 9 , -5 1 ,CH =U 0 -3 1 2 + 3 2 + 3 2 =3U 3
(3)点Dを3点A , C , B で定められる平面上で
lに関して反対側にとると CP + DP ) CD であるから
CP + DP が最小となるのは3点C , P , D が一直線上に
並ぶときである。このときの点PをP mとすると
△DAP mQ△CHP m AP m:HP m=AD:HC=2:3
よって求める点Pは線分AH を2:3に分ける
点であるからその座標は
図2 点Dを3点A,B,Cでできる平面上の
直線 l についてCと反対側にとると
CP+DP≧DC
3 % 0 -6 , -1 , 0 1 + 2 % 0 -1 , 9 , -5 1
=0 -4,3, -2 1 (答)
2+3
またCP m=U 0 -6 1 2 + 3 2 + 6 2 =9 ゆえにd=
9%5
=15 (答)
3
Type-XH 3051203