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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+3y5=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, )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、ab=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+taという形をしているので、t=エオと求まる。 したがって、点Cとこの直線との距離は 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kkd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+ke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、deに直交するようなベクトルf=(1, クケ, コサ)を取る。すると、fp=スセとなる。したがって、この2直線の距離はタチツテとなる。