あゆみさんからの質問2

問題
平行四辺形ABCDにおいて、
辺ADを2:1に内分する点をEとし、
線分BEを1:3に内分する点をFとする。
また、三角形ABCの重心をGとする。
直線ABと直線FGの交点をHとするとき、
比AH:HBおよびHF:FGを求めよ。

解答
(以下、太字はベクトルを表します)

ABAD とおきます。
すると、
 AC
と書けます。また、
 AE=2/3
 AF=(3ABAE)/4
より、
 AF=(9+2)/12
と書け、
 AG=(AAABAC)/3
より、
 AG=(2)/3
と書けます。
直線GH上の任意の点をPとすると、実数tに対して、
 AP=(1−t)AF+tAG
と書けるので、これをで表すと、
 AP=(9−t)/12+(1+t)/6
となります。点Pが点Hの位置にあるとき、
 AP=s  (sは実数)
の形に書けるので、の係数は0になります。よって、
 t=−1
このとき、
 AH=10/12=5/6
よって、 AH:HB=5:1 とわかります。

また、
 HFAFAH=(−+2)/12
 HGAGAH=(−+2)/6
これより、
 HG=2HF
となり、 HF:FG=1:1 となります。

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