四面体の内部の点と体積比|係数がそのまま比になる
をみたす点 は、四面体 を体積比 に分けます。
の係数 が、 を含まない四面体 に対応する。三角形で面積比だったところが、体積比に変わった形です。
位置ベクトルに直すと 。係数を重みにした平均になります。
係数がそのまま体積の比になる
点 が四面体 の内部にあり、正の数 、、、 について次が成り立つとします。
このとき、4 つの小さい四面体の体積比が係数の比と一致します。
向かい合わせに読むところは三角形と同じ。 の係数は、 を含まないほうに対応します。
始点を に移すと、重みを付けた平均の形になる。
例:係数から体積比を読む
の場合。係数は 、、、 です。
体積比は 。
係数の和は なので、 は全体の にあたります。全体との比を聞かれたら、和で割る。
位置ベクトルは です。
例:重心はすべて 1 のとき
は、係数がすべて の場合です。

体積比は で、重心は四面体を体積で 4 等分します。
位置ベクトルも で、重みが等しい平均になる。三角形の重心が面積を 3 等分したことに対応します。
例:体積比から係数を読む
逆向きにもたどれます。 という条件が与えられたとする。
係数がそのまま 、、、 になるので、次の等式が成り立ちます。
位置ベクトルは 。体積という立体の条件が、ベクトルの等式 1 つに置きかわりました。
例:延長して面との交点を求める
で、 の延長と平面 の交点を とします。

を始点にとると 。係数の和は です。
平面 上の点は係数の和が になるので、 倍します。
になりました。分母が から に変わったぶんが、そのまま比を表しています。
例:全体との比を聞かれたとき
と の比を求める。係数の和が で、 の係数が でした。
です。4 つを足すともとの四面体に戻るため、和が全体にあたります。
なら 。どの係数を使うかをとり違えないよう、向かい合う頂点を確かめます。
例:負の係数が混じるとき
のように、負の係数が混じる場合を考えます。
このとき は四面体の外側に来ます。体積は負の値をとらないので、係数をそのまま体積比とは読めません。
体積比として読めるのは、4 つの係数がすべて同じ符号のとき。答える前に符号をそろえて確かめます。
三角形との対応
| 三角形 | 3 つの係数が面積比 |
| 四面体 | 4 つの係数が体積比 |
項が 1 つ増え、面積が体積に変わりました。読み方の規則はそのまま。
のとき、 と の比はどれですか。
まちがえやすいところ
向かい合わせの対応を順番どおりに読む形が、いちばん多いとり違えです。 の係数に対応するのは、 を含まない のほう。
全体との比では、係数の和で割ります。4 つを足すともとの四面体に戻るので、和がそのまま全体の量にあたる。
延長して面との交点を求めるときは、係数の和を に直します。和が なら 倍で、その倍率が を決めています。











係数の和は 2+3+1+4=10 で、VPBCD に対応するのは PA の係数 2 です。2:10=1:5 になります。PB の係数 3 を当てると 3:10 が出ます。