質問<2573>2005/8/31
from=ともまま
「夏休みの宿題 ベクトル」


明日提出なのに、全然解けないのでお願いしてもよろしいでしょうか?
(1)△OABについて、u→=OA→、v→=OB→とする。
このとき、0でない任意の実数α、βに対して二つのベクトルαu→+βv→
とαu→-βv→は平行にならないことを証明せよ。

(2)(2a→+3b→)・(b→-2a→)=23、|a→|=2,
|a→+b→|=√7、のとき、
①|b→|の値、
②a→・b→の値、
③a→とb→のなす角を求めよ。

読みにくくてごめんなさい。数学よくわからないので、教えて下さい。
明日始業式で提出なのでお願いします。

★希望★完全解答★

お返事2005/9/1
from=武田


(1)        →  →  →  →
   二つのベクトルαu+βvとαu-βvが平行になると仮定すると、
    →  →    →  →
   αu+βv=a(αu-βv)
    →  →   →   → →
   αu+βv-aαu+aβv=0
         →       → →
   (α-aα)u+(β+aβ)v=0
         →       → →
   (1-a)αu+(1+a)βv=0
   αとβは条件より、0でない任意の実数だから
   (1-a)=0かつ(1+a)=0
   a=1かつa=-1
   1でかつ-1になるaは存在しないので、仮定が間違っている。
           →  →  →  →
   二つのベクトルαu+βvとαu-βvは平行にならないことが
   が証明できた。

(2) →  →   →  →      →     → →
  (2a+3b)・(b-2a)=23、|a|=2,|a+b|=√7、のとき、
   → →  → →  →  →  →  →
  2a・b+3b・b-2a・2a-3b・2a=23
   → →   →     →    → →
  2a・b+3|b|^2-4|a|^2-6b・a=23
    →     →    → →
  3|b|^2-4|a|^2-4b・a=23
    →        → →
  3|b|^2-4・4-4b・a=23
    →    → →
  3|b|^2-4b・a=39………①

   → →
  |a+b|=√7より、2乗して、
   → →
  |a+b|^2=7
   → →   → →
  (a+b)・(a+b)=7
   →    →    → →
  |a|^2+|b|^2+2a・b=7
     →    → →
  4+|b|^2+2a・b=7
   →    → →
  |b|^2+2a・b=3………②

①と②を連立して、
②×3-①
    → →
  10a・b=-30
   → →
  ∴a・b=-3………③

③を②に代入して、
   →
  |b|^2+2(-3)=3
   →
  |b|^2=9
  平方根をとって、
   →
  |b|=3

    →
(ア)|b|の値を求めよ。
    →
  ∴|b|=3……(答)

   → →
(イ)a・bの値を求めよ。
   → →
  ∴a・b=-3……(答)

   → →
(ウ)aとbのなす角を求めよ。
   → →  →  →
   a・b=|a||b|cosθより、
   -3=2・3cosθ
        1
   cosθ=-―
        2
   なす角は0°≦θ≦180°より、
   ∴θ=120°……(答)