解答・解説[3](2)
\(BH \perp AP\) より
\begin{eqnarray*}
\overrightarrow{\mathrm{BH}}・\overrightarrow{\mathrm{AP}} &=& 0 \\
(\overrightarrow{\mathrm{AH}} - \overrightarrow{\mathrm{AB}})・\overrightarrow{\mathrm{AP}} &=& 0 \\
(\overrightarrow{k\mathrm{AP}} - \overrightarrow{\mathrm{AB}})・\overrightarrow{\mathrm{AP}} &=& 0 \\
k|\overrightarrow{\mathrm{AP}}|^2 - \overrightarrow{\mathrm{AB}} ・ \overrightarrow{\mathrm{AP}} &=& 0 …① \\
\end{eqnarray*}
\(①に必要な値を求めていく。\)
\begin{eqnarray*}
\overrightarrow{\mathrm{AP}} &=& \frac{3\overrightarrow{\mathrm{AB}}+\overrightarrow{\mathrm{AC}}}{4} より \\[3mm]
|\overrightarrow{\mathrm{AP}}|^2 &=& \frac{9|\overrightarrow{\mathrm{AB}}|^2 + 6\overrightarrow{\mathrm{AB}}・\overrightarrow{\mathrm{AC}} + |\overrightarrow{\mathrm{AC}}|^2}{16} \\[3mm]
&=& \frac{1}{16} \{9・3^2+6・(-3)+7^2\} \\[3mm]
&=& \frac{1}{16} (81-18+49) \\[3mm]
&=& \frac{1}{16} ・ 112 \\[3mm]
&=& 7 \\
|\overrightarrow{\mathrm{AP}}|&=& \sqrt{7}
\end{eqnarray*}
\begin{eqnarray*}
\overrightarrow{\mathrm{AB}}・\overrightarrow{\mathrm{AP}} &=& \overrightarrow{\mathrm{AB}}\left(\frac{3\overrightarrow{\mathrm{AB}}+\overrightarrow{\mathrm{AC}}}{4}\right) \\[3mm]
&=& \frac{3}{4}|\overrightarrow{\mathrm{AB}}|^2 + \frac{\overrightarrow{\mathrm{AB}}・\overrightarrow{\mathrm{AC}}}{4} \\[3mm]
&=& \frac{3}{4}・3^2-\frac{3}{4} \\[3mm]
&=& \frac{27}{4}-\frac{3}{4} \\[3mm]
&=& \frac{24}{4} \\[3mm]
&=& 6
\end{eqnarray*}
\(①に出した値をそれぞれ代入する。\)
\begin{eqnarray*}
k|\overrightarrow{\mathrm{AP}}|^2 - \overrightarrow{\mathrm{AB}} ・ \overrightarrow{\mathrm{AP}} &=& 0 \\[3mm]
k・\sqrt{7}^2 - 6 &=& 0 \\[3mm]
7k &=& 6 \\[3mm]
k &=& \frac{6}{7}
\end{eqnarray*}
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