<例題>座標平面において、△ABC は BA・CA=0 を満たしている。この平面上の点 P
が下の条件を満たすとき、P はどのような図形上の点であるか。
AP・BP+BP・CP+CP・AP=0
<解答>条件より、
0=AP・BP+BP・CP+CP・AP
=(AG+GP)・(BG+GP)
+(BG+GP)・(CG+GP)
+(CG+GP)・(AG+GP)
=AG・BG+(AG+BG)・GP+(GP)S
+BG・CG+(BG+CG)・GP+(GP)S
+CG・AG+(CG+AG)・GP+(GP)S
=3(GP)S+{2・(AG+BG+CG)}・GP+AG・BG+BG・CG
+CG・AG
AG+BG+CG=◎ と置くと、G は △ABC の重心。
0=3(GP)S+AG・BG+BG・CG+CG・AG
=3(GP)S+AG・(BA+AG)+(BA+AG)・(CA+AG)
+(CA+AG)・AG
=3(GP)S
+AG・BA+(AG)S
+BA・CA+BA・AG+AG・CA+(AG)S
+CA・AG+(AG)S
=3(GP)S+3(AG)S−(2・AG)・(AB+AC)
∵ 条件より、BA・CA=0
=3(GP)S+3(AG)S−(2・AG)・(AG+GB+AG+GC)
=3(GP)S+3(AG)S−(2・AG)・(2・AG+GB+GC)
=3(GP)S+3(AG)S−(2・AG)・(2・AG+AG)
∵ AG+BG+CG=◎
=3(GP)S+3(AG)S−(2・AG)・(3・AG)
=(GP)S+(AG)S−2(AG)S
=(GP)S−(AG)S
(GP)S=(AG)S
上の式より、点 P は △ABC の重心を中心とし、頂点 A を通る円周上にある。
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