⏳ 読み込み中… この表示が消えないときは、ページを再読み込みしてください
空間に平面 x+2y+2z=6 があって、そこから離れた点 P(3,3,3) があるよ。点Pは、この平面からどれくらい離れてるかな?ななめから見た図だと、目では測れないね。
アニメを見なくても、このページの流れを最後まで文章で追えるよ。
空間に平面 x+2y+2z=6 があって、そこから離れた点 P(3,3,3) があるよ。点Pは、この平面からどれくらい離れてるかな?ななめから見た図だと、目では測れないね。
斜めの絵だと、 から平面までの「まっすぐな距離」は見た目では決められない。でも座標と式があれば計算で出せるんだ。距離はいくつになると思う?
ここからは発展だよ。平面の式や距離の公式はまだ習っていないけど、ここでは認めて使い、習った内積で筋を通すよ。距離はPから平面へのベクトルの「法線方向の成分」の長さで、その成分は内積ではかれるんだ。
その「法線方向」が平面の法線ベクトル n。平面 の係数が、そのまま法線 になる。ここでは 、長さは だね。
さっきの「法線方向の成分=内積」を式にすると、距離の公式は 。分子が法線方向の内積、それを で割って長さに直すんだ。
P(3,3,3) を入れて分子を計算。 だよ。
あとは で割るだけ。距離 。ななめの絵では測れなかったのに、式だと一発で出たね!
見つけるコツ: 平面 の距離は「 に点を代入して 、絶対値をとって で割る」。法線ベクトルが距離をはかるものさしだよ。
解き方がわかったら、次は答案に書く番。テストの解答用紙には、こんなふうに書けば伝わるよ。
平面 の法線ベクトル(平面に垂直なベクトル)は、、、 の係数を並べた である。
点と平面の距離の公式(解説で発展として認めた公式)より、点 と平面 の距離は である。
点 を代入すると、分子は
よって、求める距離は
(確かめ) から平面におろした垂線の足を とすると、 は に平行なので ( は実数)と表せる。平面の式に代入すると より で、、 となり一致する。
答え
減点されやすいポイント
距離の公式は、分子の「点を代入して 、絶対値」と、分母の「」の2か所を確かめよう。定数項の を忘れると 、ルートをとらずに でわると 、分母でわり忘れると になってしまうね。答案では公式を書いてから数を代入すると、何を使ったかが採点する人に伝わるよ。