平面ベクトル

三角形の重心のベクトル

3頂点の位置ベクトルの平均

平面ベクトルの「三角形の重心のベクトル」を、答えを先に押さえてから理解できる形に整理したページです。「3頂点の位置ベクトルの平均」でつまずきやすい点も含めて、学習の流れを短く確認できます。

数学C 約7分 難易度 1

このページのまとめ

先に押さえておくこと

三角形の重心のベクトルの要点をまとめたページです。先に答えを確認してから、解き方とつまずきやすい点を順にたどれます。

答えの要点

3頂点の位置ベクトルの平均の答えと条件を先に確認できます。

  • テーマ: 3頂点の位置ベクトルの平均
  • ポイント: 平面ベクトルの基礎を短く確認しやすく、検索から入ってもそのまま理解まで進めやすい記事です。
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問題

33点A(1,  7),  B(−2,  1),  C(4,  −2)A(1,\; 7),\; B(-2,\; 1),\; C(4,\; -2)を頂点とする△ABC\triangle ABCについて、次の問いに答えよ。

(1)△ABC(1)\quad \triangle ABCの重心GGの座標を求めよ。

(2)GA⃗+GB⃗+GC⃗(2)\quad \vec{GA}+\vec{GB}+\vec{GC}を求めよ。

答えを見る

(1)  G=(1,  2)‾(1)\; G=\underline{(1,\; 2)}
(2)  GA⃗+GB⃗+GC⃗=0⃗‾(2)\; \vec{GA}+\vec{GB}+\vec{GC}=\underline{\vec{0}}

解説

三角形の重心のベクトル表示について解説します。

重心って何ですか?

三角形の33本の中線(各頂点と対辺の中点を結ぶ線分)が11点で交わるんだけど、その交点を重心というんだ。

重心は各中線を2:12:1に内分する点でもあるよ。

(1)△ABC(1)\quad \triangle ABCの重心GGの座標を求めよ。(A(1,  7),  B(−2,  1),  C(4,  −2)A(1,\; 7),\; B(-2,\; 1),\; C(4,\; -2))

重心の公式に当てはめます。

G=A+B+C3G=\frac{A+B+C}{3}
=(1,  7)+(−2,  1)+(4,  −2)3=\frac{(1,\; 7)+(-2,\; 1)+(4,\; -2)}{3}
=(1−2+4,  7+1−2)3=\frac{(1-2+4,\; 7+1-2)}{3}
=(3,  6)3=\frac{(3,\; 6)}{3}
=(1,  2)‾=\underline{(1,\; 2)}

重心は33頂点のxx座標の平均とyy座標の平均で求められるから、計算は簡単だね。

(2)GA⃗+GB⃗+GC⃗(2)\quad \vec{GA}+\vec{GB}+\vec{GC}を求めよ。

これはどうやって計算すればいいですか?

各ベクトルを位置ベクトルで表してみよう。GA⃗=a⃗−g⃗\vec{GA}=\vec{a}-\vec{g}だよね。

位置ベクトルを使って書き直すと、

GA⃗+GB⃗+GC⃗\vec{GA}+\vec{GB}+\vec{GC}
=(a⃗−g⃗)+(b⃗−g⃗)+(c⃗−g⃗)=(\vec{a}-\vec{g})+(\vec{b}-\vec{g})+(\vec{c}-\vec{g})
=a⃗+b⃗+c⃗−3g⃗=\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}-3\vec{g}

ここでg⃗=a⃗+b⃗+c⃗3\vec{g}=\frac{\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}}{3}なので、3g⃗=a⃗+b⃗+c⃗3\vec{g}=\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}です。

よって、GA⃗+GB⃗+GC⃗=a⃗+b⃗+c⃗−(a⃗+b⃗+c⃗)=0⃗‾\vec{GA}+\vec{GB}+\vec{GC}=\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}-(\vec{a}+\vec{b}+\vec{c})=\underline{\vec{0}}

実際に座標を使って確認してみましょう。G(1,  2)G(1,\; 2)なので、

GA⃗=(1−1,  7−2)=(0,  5)\vec{GA}=(1-1,\; 7-2)=(0,\; 5)
GB⃗=(−2−1,  1−2)=(−3,  −1)\vec{GB}=(-2-1,\; 1-2)=(-3,\; -1)
GC⃗=(4−1,  −2−2)=(3,  −4)\vec{GC}=(4-1,\; -2-2)=(3,\; -4)
GA⃗+GB⃗+GC⃗=(0−3+3,  5−1−4)=(0,  0)=0⃗\vec{GA}+\vec{GB}+\vec{GC}=(0-3+3,\; 5-1-4)=(0,\; 0)=\vec{0}

確かに0⃗\vec{0}になることが確認できました。

GA⃗+GB⃗+GC⃗=0⃗\vec{GA}+\vec{GB}+\vec{GC}=\vec{0}は重心の重要な性質だよ。

この性質を使って重心の座標を求める問題もあるから覚えておこうね!

このページのまとめ

ここでは三角形の重心のベクトル表示について学習しました。

重心は33頂点の位置ベクトルの平均で求められること、そしてGA⃗+GB⃗+GC⃗=0⃗\vec{GA}+\vec{GB}+\vec{GC}=\vec{0}という重要な性質を覚えておきましょう!

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