順天堂大学数学2012年第2問
四角に適する解答をマークせよ。
座標平面において、直線の方程式4x+3y−5=0について考える。この直線上に始点と終点を持つすべてのベクトルはベクトル→a=(4, ア)と直交する。原点Oを始点としてこの直線上に終点を持つベクトルを→bとおくと、→a⋅→b=イとなる。ここで点C(1, −1)、→c=→OCとおく。Cを始点とし、終点をこの直線上に持つベクトルで長さが1番短いベクトルを考える。このとき、その終点の位置ベクトルは→c+t→aという形をしているので、t=ウエオと求まる。 したがって、点Cとこの直線との距離はカキ である。
次に、座標空間において→d=(1, −1, 2)、→e=(1, 2, −2)、 →p=(3, 1, 1)とおく。ここで、任意の実数kでk→dで表されるベクトルの終点の全体は、原点を通る直線を表す。また、→p+k→eは、点(3, 1, 1)を通る直線を表す。この2つの直線から1点ずつを取り、その2点を結んだ線分を考える。そのような線分の長さの最小値をこの2直線の距離と呼ぶことにしよう。ここで、→dと→eに直交するようなベクトル→f=(1, クケ, コサシ)を取る。すると、→f⋅→p=スセソとなる。したがって、この2直線の距離は√タチツテとなる。