直線のベクトル方程式と媒介変数表示:通る点と方向ベクトルで決まる
点 を通り、ベクトル に平行な直線をとります。この直線上の点は と表せる。
なら 自身、 なら 、 なら です。 を動かすと、点が直線をなぞっていきます。
を消すと になります。通る点と向きの 2 つで、直線が 1 本に決まる。
通る点と向きで直線が決まる
直線上の 1 点 の位置ベクトルを 、直線に平行なベクトルを とします。この を方向ベクトルと呼びます。
直線上の点 の位置ベクトルを とすると、 は に平行。実数 を使って と書けます。
なので、移項すれば次の形になる。
これが直線のベクトル方程式です。 を媒介変数といい、 が実数全体を動くと は直線全体を動きます。
では向きが決まりません。方向ベクトルには でないものをとる。
成分に分けて媒介変数表示にする
、、 と置いて成分で書き直します。
この 2 つの式を媒介変数表示といいます。 と が別々の式に分かれるため、あとは を消すところへ進める。
通る点と方向ベクトルを決める
成分に分けて 2 つの式にする
t を消して x と y の式にする
消し方は決まっていません。 が解きやすいほうの式から の形を作り、もう一方へ代入します。
例:点と方向ベクトルから直線の式へ
点 、 の場合を計算する。
下の式から 。これを上の式に入れると になります。
展開して 、つまり 。傾き 、 切片 の直線です。
例:方向ベクトルの成分に 0 があるとき
点 、 の場合は 、 となります。
の式に が現れません。消すまでもなく が答えになる。
これは 軸に平行な直線です。傾きでは書けない直線も、ベクトルなら同じ形で扱えます。
2 点を通る直線
異なる 2 点 、 を通る直線では、 がそのまま方向ベクトルになる。
方向ベクトルを別に用意しなくてよいぶん、2 点が与えられた問題ではこちらが速い。
例:2 点を通る直線の媒介変数表示
、 とします。。
上の式から 。下に代入すると になります。
両辺を 3 倍して 、整理すれば 。検算に を入れると で合いました。
係数の和が 1 の形
の括弧を外すと、別の形が現れます。
と を足すと 。 と の係数の和が になる点は、直線 の上にあります。
と置けば かつ 。左右がそろって見やすい書き方です。
係数の和が という条件は原点の選び方によらないため、図形の問題で扱いやすくなります。
和が でないと、原点を動かしたときに指す点までずれてしまう。

例:t の値と点の位置
の値を見れば、点がどこにあるかが決まります。
なら 。係数がそのまま内分の比を表しています。
例:内分点として読む
、 で とする。
成分で計算すると になります。
これは線分 を に内分する点。 の分子と分母が、そのまま比の情報を持っています。
方向ベクトルは 1 通りではない
を何倍しても、表す直線は変わりません。 でも でも でも同じ直線になる。
通る点の選び方も自由です。直線上のどの点を にとっても、書き上がる直線は同じ。

例:同じ直線を別の形で表す
の上には も もあります。
と で書けば 、 と で書けば です。
から 。この対応で 2 つの表示がぴったり重なります。
答えが解答例と違う形になっても、方向ベクトルが定数倍で通る点が同じ直線上にあれば正しい。
例:点が直線上にあるかを調べる
点 は の上にあるでしょうか。
から 。このとき で、 座標も一致します。だから直線上にある。
点 なら のとき にしかなりません。 には届かないので直線上にはない。
と が同じ で同時に成り立つかどうかを見ます。片方だけ合っても足りません。
例:2 直線の交点を媒介変数で求める
を 、 を とします。

交点では同じ点になるので、 と が同時に成り立ちます。
2 つ目の式から 。1 つ目に入れると 、つまり 。
から 、よって です。交点は になりました。
媒介変数は直線ごとに別の文字にします。同じ で書くと、2 点が同時に同じ場所へ来る場合しか拾えません。
例:線分と半直線を表す
の範囲を制限すると、直線の一部だけをとり出せます。

なら線分 、 なら を端点として の側へ伸びる半直線になります。
、 で とすれば、 が線分 を表す。
範囲を書き落とすと直線全体になってしまいます。図形の問題では、この 1 行が答えを分ける。
例:範囲を変えると図形が変わる
点 が で動くとき、 が実数全体なら軌跡は直線 です。
ではどうなるか。 と置くと になります。
係数の和は のままなので直線 の上にありますが、 にあたる部分には行けません。 から の向きへ伸びる半直線が答えになる。
係数の和が かどうかで直線に乗るかが決まり、係数の動く範囲で乗る部分が決まります。
点の動きを で追える。線分や半直線のように範囲を切りたいときに向く
点が直線上にあるかを代入 1 回で判定できる。2 直線の交点は連立で求める
問題文が「点 が動くとき」で始まっていれば媒介変数、「直線の方程式を求めよ」なら と の式。求められている形に合わせて選びます。
点 を通り、 に平行な直線の方程式はどれですか。
まちがえやすいところ
方向ベクトルの成分を、そのまま と の係数に置いてしまう形が多い。 を係数にした は、その向きに垂直な直線を表します。
2 直線の交点では、媒介変数を直線ごとに別の文字にとります。同じ にすると、たまたま同時刻に同じ場所へ来る場合しか拾えません。
線分を答える問題では、範囲を書くところまでが答えです。 の 1 行を落とすと、直線全体を答えたことになる。
通る点と向きが分かれば式が書けます。この 2 つを問題文から拾うところから始まる。












媒介変数表示は x=2+t、y=−1+3t です。t=x−2 を下に入れると y=−1+3(x−2)=3x−7 となり、3x−y−7=0 になります。方向ベクトルの成分をそのまま係数に置いた x+3y+1=0 は、d に垂直な直線のほう。