高校数学 公式・解法ノート
差がつく

空間の直線・球面

着眼点直線は \vec p=\vec a+t\vec d を成分で書き、条件(z=0 など)から t を決める。球面と平面の交わりは円。

  • 2点A, Bを通る直線:\vec p=\vec a+t(\vec b-\vec a)
  • 中心 (a,b,c)、半径 r の球面:(x-a)^2+(y-b)^2+(z-c)^2=r^2
例題
1
2点 \mathrm{A}(1,0,2),\ \mathrm{B}(3,2,1) を通る直線と xy 平面の交点を求めよ。
解答
\vec p=(1,0,2)+t(2,2,-1)=(1+2t,\,2t,\,2-t)。
z=0 より t=2。答え (5,4,0)
2
球面 (x-1)^2+(y+2)^2+(z-3)^2=25 と xy 平面の交わりを求めよ。
解答
z=0 を代入:(x-1)^2+(y+2)^2+9=25 より (x-1)^2+(y+2)^2=16,\ z=0答え:xy 平面上の中心 (1,-2,0)、半径4の円
ポイント交わりの円の半径は「球の半径」と「中心から平面までの距離」で三平方:\sqrt{5^2-3^2}=4 と検算できる。

「ベクトル」の項目

  1. 成分・大きさ・平行条件必須
  2. 内積の定義と成分表示・なす角必須
  3. 垂直条件必須
  4. 三角形の面積必須
  5. 内分点・外分点・重心必須
  6. 交点の位置ベクトル(2通りに表して係数比較)必須
  7. 内積で長さ・角を求める(| |² を展開)必須
  8. 垂線の足の位置ベクトル差がつく
  9. 終点の存在範囲(s a+t b の係数条件)差がつく
  10. ベクトル方程式(直線・円)差がつく
  11. 空間ベクトルの成分・内積必須
  12. 4点が同一平面上・直線と平面の交点差がつく
  13. 空間の直線・球面差がつく
  14. 平面の方程式・点と平面の距離不要

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