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自治医科大学/2016年度/前期

自治医科大学 2016年 数学 第14問解答・解説

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1問題

自治医科大学2016年度第14問

(各設問共通)設問ごとに,与えられた選択肢の中から最も適当なものを1つだけ選び,解答用紙の該当する記号を塗りつぶせ.

選択肢:ア 0,カ 1,サ 2,タ 3,ナ 4,ハ 5,マ 6,ヤ 7,ラ 8,ワ 9.

14 3つのベクトル a⃗,b⃗,c⃗\vec{a},\vec{b},\vec{c} は,a⃗+b⃗+c⃗=0⃗\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}=\vec{0},∣a⃗∣=4|\vec{a}|=4,∣b⃗∣=5|\vec{b}|=5,∣c⃗∣=7|\vec{c}|=7 を満たす.a⃗⋅b⃗\vec{a}\cdot\vec{b} の値を求めよ.

まずは自分で解いてみましょう。詰まったら「考え方」、解けたら「答え」で確かめられます。

2考え方

考え方を見る解き方の方針だけを確かめる

与えられたベクトル和から一つのベクトルを他の二つの和で表し、長さの二乗を内積に展開する。

3答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • a⃗⋅b⃗=4\vec a\cdot\vec b=4\quad (ナ)

4解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

a⃗+b⃗+c⃗=0⃗\vec a+\vec b+\vec c=\vec0 より c⃗=−(a⃗+b⃗)\vec c=-(\vec a+\vec b) である。したがって ∣c⃗∣2=∣a⃗+b⃗∣2=∣a⃗∣2+2a⃗⋅b⃗+∣b⃗∣2.|\vec c|^2=|\vec a+\vec b|^2=|\vec a|^2+2\vec a\cdot\vec b+|\vec b|^2. 与えられた長さを代入すると 72=42+2a⃗⋅b⃗+527^2=4^2+2\vec a\cdot\vec b+5^2 となるので、2a⃗⋅b⃗=82\vec a\cdot\vec b=8、a⃗⋅b⃗=4\vec a\cdot\vec b=4 である。選択肢はナである。

この問題で使う考え方

  • ベクトルの内積
  • ベクトルの和・差・実数倍

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