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数学B > ベクトル > 空間ベクトルと内積

(問題)
Oを中心とする半径rの円周上に三点A、B、Cがある
\overrightarrow{OA}\cdot\overrightarrow{OB}+\overrightarrow{OB}\cdot\overrightarrow{OC}+\overrightarrow{OC}\cdot\overrightarrow{OA}の最小値を求めよ
+ ...
\overrightarrow{OA}=a等で書く。abを仮に固定するとa\cdot bの値は一定値になるから、
求める内積の和(これをMとする)を最小にするにはa\cdot c + b \cdot cが最小で
あればよい。a \cdot c+b\cdot c = (a+b)\cdot cだから、これを最小にするのは\left|c\right|
一定であれば、ca+b\piの角をなすとき。このとき、abのなす角を
 2 \theta (0<\theta <\pi /2)とすると、図形的にacbcのなす角はπ\pi - \theta

\cos(\pi-\theta)=-\cos\thetaだから、
M=r^2(-2\cos\theta+\cos{2\theta})

\cos\thetatとして
=r^2(2t^2-2t-1)=r^2(2(t-1/2)^2-3/2)

この最小値を与えるのはt=1/2のとき、すなわち\theta=\pi/3のときで、
このときabのなす角は2\pi/3\triangle ABCは正三角形をなす。

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最終更新:2009年02月13日 15:15
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