福田の数学〜千葉大学2022年理系第6問〜独立に動く空間上の2点の距離の最小 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜千葉大学2022年理系第6問〜独立に動く空間上の2点の距離の最小

https://youtu.be/iyo9M8O3ef4

問題文全文(内容文):
座標空間において、原点Oと点A(1,0,-1)と点B(0,5,0)がある。
実数$t$を用いて$t\ \overrightarrow{ OA }+\overrightarrow{ OB }$と表される点全体をlとする。また、平面xy平面上
の$y=x^2$を満たす点全体からなる曲線をCとする。
(1)曲線$C$上の点$P(a,a^2,0)$を固定する。l上の点Qを、$\overrightarrow{ OA }$と$\overrightarrow{ PQ }$
が垂直であるようにとる。このとき、点Qの座標をaを用いて表せ。
(2)曲線C上の点Rとl上の点Sのうち、$|\overrightarrow{ RS }|$を最小にする点Rと点Sの
組み合わせを全て求めよ。また、そのときの$|\overrightarrow{ RS }|$の値を求めよ。

2022千葉大学理系過去問
単元: #大学入試過去問(数学)#空間ベクトル#微分とその応用#関数の変化(グラフ・最大最小・方程式・不等式)#学校別大学入試過去問解説(数学)#千葉大学#数学(高校生)#数C#数Ⅲ
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
座標空間において、原点Oと点A(1,0,-1)と点B(0,5,0)がある。
実数$t$を用いて$t\ \overrightarrow{ OA }+\overrightarrow{ OB }$と表される点全体をlとする。また、平面xy平面上
の$y=x^2$を満たす点全体からなる曲線をCとする。
(1)曲線$C$上の点$P(a,a^2,0)$を固定する。l上の点Qを、$\overrightarrow{ OA }$と$\overrightarrow{ PQ }$
が垂直であるようにとる。このとき、点Qの座標をaを用いて表せ。
(2)曲線C上の点Rとl上の点Sのうち、$|\overrightarrow{ RS }|$を最小にする点Rと点Sの
組み合わせを全て求めよ。また、そのときの$|\overrightarrow{ RS }|$の値を求めよ。

2022千葉大学理系過去問
投稿日:2022.05.18

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単元: #大学入試過去問(数学)#空間ベクトル#空間ベクトル#学校別大学入試過去問解説(数学)#上智大学#数学(高校生)#数C
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$1$ 辺の長さが $2$ の正四面体 $\mathrm{ABCD}$ において、辺 $\mathrm{AD}$ 上の点 $\mathrm{E}$、辺 $\mathrm{DC}$ 上の点 $\mathrm{F}$、辺 $\mathrm{CA}$ 上の点 $\mathrm{G}$、辺 $\mathrm{BC}$ 上の点 $\mathrm{H}$ を$\mathrm{AE}$$=\mathrm{DF}$$=\mathrm{CG}$$=2t,$ $\mathrm{BH}=t$ となるようにとる。ただし、 $0 \leqq t \leqq 1$ とする。
$(1)$ $\triangle \mathrm{EFG}$ の面積は $\sqrt{\fbox{ア}}(\fbox{イ}t^2$$+\fbox{ウ}t$$+\fbox{エ})$ である。
$(2)$ $\mathrm{B}$ から平面 $\mathrm{ACD}$ に垂線を下ろし、平面 $\mathrm{ACD}$ との交点を $\mathrm{P}$ とするとき、 $\mathrm{BP} = \frac{\fbox{オ}}{\fbox{カ}}\sqrt{\fbox{キ}}$ である。
$(3)$ $\mathrm{H}$ から平面 $\mathrm{EFG}$ に垂線を下ろし、平面 $\mathrm{EFG}$ との交点を $\mathrm{Q}$ とするとき、 $\mathrm{HQ} = \frac{\fbox{ク}}{\fbox{ケ}}\sqrt{\fbox{コ}}(t+\fbox{サ})$ である。
$(4)$ 四面体 $\mathrm{HEFG}$ の体積が最小になるのは
$t=\fbox{シ} + \frac{\fbox{ス}}{\fbox{セ}}\sqrt{\fbox{ソ}}$
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最速。2020年センター試験解説。福田の入試問題解説〜2020年センター試験IIB第4問〜空間ベクトルと四面体の体積

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単元: #数A#大学入試過去問(数学)#図形の性質#空間ベクトル#空間ベクトル#センター試験・共通テスト関連#センター試験#数学(高校生)#数C
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
${\large第4問}$
点$O$を原点とする座標空間に2点
$A(3, 3, -6),$ $B(2+2\sqrt3,$ $2-2\sqrt3, -4)$
をとる。3点$O,A,B$の定める平面を$\alpha$とする。また、$\alpha$に含まれる点$C$は

$\overrightarrow{ OA } \bot \overrightarrow{ OC },$ $\overrightarrow{ OB }・\overrightarrow{ OC }=24$ $\cdots$①

を満たすとする。

(1) $|\overrightarrow{ OA }|=\boxed{\ \ ア\ \ }\sqrt{\boxed{\ \ イ\ \ }},$ $|\overrightarrow{ OB }|=\boxed{\ \ ウ\ \ }\sqrt{\boxed{\ \ エ\ \ }}$であり、
$\overrightarrow{ OA }・\overrightarrow{ OB }=\boxed{\ \ オカ\ \ }$である。

(2)点$C$は平面$\alpha$上にあるので、実数$s,$ $t$を用いて、$\overrightarrow{ OC }=s\ \overrightarrow{ OA }+t\ \overrightarrow{ OB }$と
表すことができる。このとき、①から$s=\displaystyle \frac{\boxed{\ \ キク\ \ }}{\boxed{\ \ ケ\ \ }},$ $t=\boxed{\ \ コ\ \ }$である。
したがって、$|\overrightarrow{ OC }|=\boxed{\ \ サ\ \ }\sqrt{\boxed{\ \ シ\ \ }}$である。

(3)$\overrightarrow{ CB }=\left(\boxed{\ \ ス\ \ }, \boxed{\ \ セ\ \ }, \boxed{\ \ ソタ\ \ }\right)$である。したがって、平面$\alpha$上の
四角形$OABC$は$\boxed{\ \ チ\ \ }$。
$\boxed{\ \ チ\ \ }$に当てはまるものを、次の⓪~④のうちから一つ選べ。
ただし、少なくとも一組の対辺が平行な四角形を台形という。

⓪正方形である
①正方形ではないが、長方形である
②長方形ではないが、平行四辺形である
③平行四辺形ではないが、台形である
④台形ではない

$\overrightarrow{ OA } \bot \overrightarrow{ OC }$であるので、四角形$OABC$の面積は$\boxed{\ \ ツテ\ \ }$である。

(4)$\overrightarrow{ OA } \bot \overrightarrow{ OD },$ $\overrightarrow{ OC }・\overrightarrow{ OD }=2\sqrt6$かつ$z$座標が1であるような点$D$の座標は
$(\boxed{\ \ ト\ \ }+\displaystyle \frac{\sqrt{\boxed{\ \ ナ\ \ }}}{\boxed{\ \ ニ\ \ }},$$ \boxed{\ \ ヌ\ \ }+\displaystyle \frac{\sqrt{\boxed{\ \ ネ\ \ }}}{\boxed{\ \ ノ\ \ }}, 1)$
である。このとき$\angle COD=\boxed{\ \ ハヒ\ \ }°$である。
3点$O,C,D$の定める平面を$\beta$とする。$\alpha$と$\beta$は垂直であるので、三角形
$ABC$を底面とする四面体$DABC$の高さは$\sqrt{\boxed{\ \ フ\ \ }}$である。したがって、
四面体$DABC$の体積は$\boxed{\ \ ヘ\ \ }\sqrt{\boxed{\ \ ホ\ \ }}$ である。

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指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
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