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直線上の内分点と外分点の求め方 📂幾何学

直線上の内分点と外分点の求め方

定理

数直線上の点A(x1)A(x_{1})と点B(x2)B(x_{2})m:nm:nで内分する点P(x)P(x)の座標はx=mx2+nx1m+n\displaystyle x=\frac{mx_{2}+nx_{1}}{m+n}であり、m:nm:nで外分する点Q(x)Q(x)の座標はx=mx2nx1mn\displaystyle x=\frac{mx_{2}-nx_{1}}{m-n}だ。

説明

内分点や外分点の公式を見てみると、符号だけが違うことが分かる。両方の式を覚える必要はなく、内分点の公式だけ覚えて符号を変えて使えばいい。実は導出過程が簡単で速いから、わざわざ覚える必要もないんだ。

証明

内分点

5964FCC52.png

AP:PB=m:n\overline{AP}:\overline{PB} = m:n

    xx1:x2x=m:n\implies x-x_{1}:x_{2}-x=m:n

    mx2mx=nxnx1\implies mx_{2}-mx=nx-nx_{1}

    mx+nx=mx2+nx1\implies mx+nx=mx_{2}+nx_{1}

    (m+n)x=mx2+nx1\implies (m+n)x=mx_{2}+nx_{1}

    x=mx2+nx1m+n\implies x=\frac{mx_{2}+nx_{1}}{m+n}

外分点

5964FCC62.png

AQ:BQ=m:n\overline{AQ}:\overline{BQ} = m:n

    xx1:xx2=m:n\implies x-x_{1}:x-x_{2}=m:n

    mxmx2=nxnx1\implies mx-mx_{2}=nx-nx_{1}

    mxnx=mx2nx1\implies mx-nx=mx_{2}-nx_{1}

    (mn)x=mx2nx1\implies (m-n)x=mx_{2}-nx_{1}

    x=mx2nx1mn\implies x=\frac{mx_{2}-nx_{1}}{m-n}