121226 改訂
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線分の分点は,伝統的に大切な概念である。

線分ABをm : n の比に内分する点は二つある。
AP : PB = m : n であるが,
線分AB上にある点を内分点, 直線AB上で線分ABの外にある点を外分点という。
例えば,A(2, 5), B(6, 3) のとき,
ABを 3 : 1 に内分する点 P は\(\left(5, \dfrac{7}{2}\right)\)
ABを 1 : 3 に内分する点は\(\left(3, \dfrac{9}{2}\right)\)
ABを 3 : 1 に外分する点 Q は\(\left(8, 2\right)\)
ABを 1 : 3 に外分する点は\(\left(0, 6\right)\)
どうやって計算するか。
t -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
x座標 0 1 2 3 4 5 6 7 8
y座標 6 \(\dfrac{11}{2}\) 5 \(\dfrac{9}{2}\) 4 \(\dfrac{7}{2}\) 3 \(\dfrac{5}{2}\) 2
\(\overrightarrow{\rm AB}=(4,-2)\)
ABを 3 : 1 に内分する点を P とすると,
\(\overrightarrow{\rm AP}=\dfrac{3}{4}\overrightarrow{\rm AB}=\left(3, -\dfrac{3}{2}\right)\)
\(\overrightarrow{\rm OP}=\overrightarrow{\rm OA}+\overrightarrow{\rm AP}\) \(=(2,5)+\left(3, -\dfrac{3}{2}\right)=\left(5, \dfrac{7}{2}\right)\)

一般には,

A\((x_1, y_1)\), B\((x_2, y_2)\) として,
線分ABを m : n に分ける点Pの座標を求める。
\(\overrightarrow{\rm AP}=\dfrac{m}{m+n}\overrightarrow{\rm AB}\)
\(\overrightarrow{\rm OP}-\overrightarrow{\rm OA}\) \(=\dfrac{m}{m+n}\left(\overrightarrow{\rm OB}-\overrightarrow{\rm OA}\right)\)
\(\overrightarrow{\rm OP}=\dfrac{n}{m+n}\overrightarrow{\rm OA}+\dfrac{m}{m+n}\overrightarrow{\rm OB}\)
線分ABを m : n に分ける点Pの位置ベクトルは
\(\overrightarrow{\rm OP}=\dfrac{n}{m+n}\overrightarrow{\rm OA}+\dfrac{m}{m+n}\overrightarrow{\rm OB}\)
\(=\dfrac{n}{m+n}(x_1,y_1)+\dfrac{m}{m+n}(x_2,y_2)\)
3 : 1 に内分する点は そのまま 3 : 1 に分ける,さらには\(\dfrac{3}{4}:\dfrac{1}{4}\)に分ける
3 : 1 に外分する点は 3 : (-1) に分ける,さらには\(\dfrac{3}{2}:\left(-\dfrac{1}{2}\right)\)に分けると解釈する。