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数学の問題です。お願いします。

①3点(2,0,0)(0,-1,0)(0,0,1)を含む平面αの方程式を求めよ
②点(3-,2,0)から平面αに垂線を下ろしたときの交点の座標を求めよ
③球x^2+y^2+z^2-6x+4y-12=0を平面αで切ったときにできる円の面積を求め 


それぞれの解き方と答えをお願いします。

  • 質問者:ゆか
  • 質問日時:2008-11-27 18:39:41
  • 0

回答してくれたみんなへのお礼

ありがとうございました。

①平面の方程式を
ax+by+cz+d=0 ・・・(1) とおき3点を代入すると
 2a+d=0 a=-d/2
-b+d=0 b=d
c+d=0 c=-d
これらを(1)に代入して整理(-2倍してdを消去)すると
 x-2y+2z-2=0 (答) ←3点を代入すると左辺=0となると思います。

②点(3,-2,0)をAとし、垂線の足をHとすると①の方程式の平面ベクトル(1,-2,2)と
ベクトルHAは平行なので
  ベクトルHA=t(1,-2,2) とおけるので (以降ベクトルHAを単にHAと書きます)
  OH=OA-AH
=(3,-2,0)-t(1,-2,2)
=(3-t,-2+2t,-2t)  ・・・(2)
Hは平面α上にあるので代入して t=5/9
これを(2)に代入すれば
OH=(22/9,-8/9,-10/9) ・・・(答)

③球:(x-3)^2+(y+2)^2+z^2=25 
  球の中心が(3,-2,0)なので 
  (切り口の半径)^2=R^2=(球の半径)^2-(AHの距離)^2 ←三平方の定理
           =25-25/9 ベクトルAH=5/9(1,-2,2)
=200/9      距離AH=5/9×√(1+4+4)=5/3
S=π×R^2=200π/9 ・・・(答)

図が書けない、ベクトル表記できないなど不備があります。
正解かどうかの保障はありません。

===補足===
ベストありがとうございます(^ ^)/
②の解法は、たぶん高校では教えてもらいませんが重要(必出)です。
そのまま解法を覚えるまでになって下さい!

  • 回答者:数学好き (質問から5時間後)
  • 0
この回答の満足度
  
とても参考になり、非常に満足しました。回答ありがとうございました。

並び替え:

①平面の方程式をax+by+cz+d=0と置き、3点の座標をそれぞれ代入すると
2a+d=0,-b+d=0,c+d=0となるので2a=-b=c=-d
ここでa=1とすればb=-2,c=2,d=-2より平面の方程式はx-2y+2z-2=0

②αの法線ベクトル(1,-2,2)と垂線の方向ベクトルが同じなので、(3,-2,0)から下した垂線の方程式はx-3=(y+2)/(-2)=z/2となるので、これを変形し
y=-2x+4,z=2x-6をαの式に代入すればx=22/9,y=-8/9,z=-10/9

③球の式は変形すると(x-3)^2+(y+2)^2+z^2=25となり、中心(3,-2,0)半径5の球であることが分かる。中心から断面までの距離は②で出した点と中心との距離なので√{(3-22/9)^2+(-2+8/9)^2+(10/9)^2}=5/3
よって断面の円の半径は√{5^2-(5/3)^2}=√(200/9)
したがって面積は200/9*π

②の点の座標は(3-,2,0)となっていますが(3,-2,0)でいいんですよね

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とても参考になり、非常に満足しました。回答ありがとうございました。

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