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質問者が選んだベストアンサー
仮定より、 AB⊥CD・・・※1 AH⊥平面BCD・・・※2 BK⊥平面CDA・・・※3 ※2よりAH⊥CD・・・※4 ※3よりBK⊥CD・・・※5 ※1、※4より、平面ABH⊥CD(∵点Aが共通しているから) ※1、※5より、平面ABK⊥CD(∵点Aが共通しているから) この2つより、 一本の直線に垂直な平面同士は一般に平行であるけれど、辺ABを共有しているので平面ABHと平面ABKは重なります。すなわち、点A,B,K,Hは同一平面上にあることがいえます。 ここで、仮定より垂線AHと垂線BKは平行でないことは明らかなので(←ちょっとここはあやしい表現ですけど、仮定よりといれておけばたぶん大丈夫)、 同一平面上の平行でない2直線は交点を持つことから、垂線AHと垂線BKは交点を持つ。
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- yyssaa
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回答No.1の OP=OB+BP=(b,0,0)+t(h,0,c)=(b+th,0,tc) とかけます.t=-b/hとすると OP=(0,0,-bc/h) は HP=HB+BP=(b,0,0)+t(h,0,c)=(b+th,0,tc) とかけます.t=-b/hとすると HP=(0,0,-bc/h) でしょう
- ereserve67
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座標幾何とベクトルで解きます.ベクトル記号は省略します. 面BCDを平面z=0にとり,Hを原点,AHをz軸,BHをx軸にとります.すると,h>0として A(0,0,h),B(b,0,0),C(c_1,c_2,0),D(d_1,d_2,0) とおけます.このとき AB=(b,0,-h),CD=(d_1-c_1,d_2-c_2,0) であるから,AB⊥CDより AB・CD=b(d_1-c_1)=0 となります. b=0のときB=Hとなり,AB⊥面BCDの四面体になり,BKとAHすなわちABとはBで交わります. b≠0のときd_1=c_1=cとおくと,C(c,c_2,0),D(c,d_2,0)(c_2≠d_2)であるから, AC=(c,c_2,-h),AD=(c,d_2,-h) となります.これらの外積 AC×AD=(d_2-c_2)(h,0,c) は面ACDに垂直です.したがって,BKは(h,0,c)に平行であるから,BK上の点Pは OP=OB+BP=(b,0,0)+t(h,0,c)=(b+th,0,tc) とかけます.t=-b/hとすると OP=(0,0,-bc/h) となりPはz軸すなわちAH上にあります.これはBKとAHがPで交わることを示します. 以上より,BKとAHは交わることが分かりました.