(1) 平面, 直線
問1(現アプリでは問3:誤り)
直線上の動点Pから他の2直線に下ろした垂線の足Q、Rに対し PQ2+PR2の最小値の問題
各直線上の点をベクトル表示を通してパラメータ表現する。
Rが垂線の足になるのは、Qを動かしたとき PQ2が
最小になるときで、そのときのPQ2はQのパラメータの平方完成から
すぐに求まる。あとは簡単である。
問2 (現アプリでは問4:誤り)
直方体、平面、そして平面に垂直で直方体の頂点と辺をとおる直線の問題。
内積を使って平面の法線ベクトルを求め、それを方向ベクトルとする、頂点を
通る直線の方程式を求め、それが辺と交わる条件を求めればよい。
教科書レベルの問題である。
問3 (現アプリでは問1:誤り)
直方体、平面、そして平面に垂直で直方体の頂点と辺をとおる直線の問題 (後期の問題)。
問2と基本的には同じである。平面が通る点がパラメータ化されている点が若干
難しい。問2と同様に解けるが、この解法では直線と辺の交点をパラメータを
使って先に定め、そこから直交条件(内積の計算)を使う方法をとった。
理由は、問2の段取りでは直線の方向ベクトルにパラメータが多く出てきて、それを軸に
議論を進めるのが煩雑に思えたからである。
問4 (現アプリでは問2:誤り)
同じ点を通る4直線と平面の交点が、平行四辺形をなす問題。
一般的 (抽象的) な議論ができるかをみている問題である。
(空間および平面での) 一次独立の意味をきちんとおさえて
いるかがポイント。解法をみて、一次独立の議論の基本を
理解してほしい。
問5
2つの線分が交わる条件に関する問題。
簡単な問題である。線分の場合、パラメータに範囲があることだけを
注意すればよい。t の存在の証明は、条件をみたす t を一つ見つければよい。
必要条件から t を見つけて、条件が満たされることを確認する。