複素数平面の内分点と外分点、重心はどこに来るか
2 点 、 を結ぶ線分を に内分する点は、次の式で出ます。
分子では に が掛かり、 に が掛かります。比の数字がたすきに入れかわる。
遠いほうに大きな重みが乗る
の は 側の長さ、 は 側の長さです。
点は近いほうへ寄るので、係数は逆に付きます。 に近い点なら の係数が大きい。
重みつきの平均と見ると、この入れかわりが自然に見えます[2]。天びんで軽いほうが支点から遠くなるのと同じ形。
係数がたすきになるのは、比が長さを表し、係数が近さを表すからです。
に近い点は の重みが重い。長さの比とは逆になる。
外分は符号を反転させる
外分点は、比の一方を負とみなして同じ式に入れます[3]。
の符号だけが変わり、分母も引き算になる。 のときは分母が になり、外分点が存在しません。
は「両端から等しい距離にある外の点」を求めることにあたります。そんな点はないので、式のほうも壊れる。
内分点は線分の内側だけを動きます。外分点は比が に近づくほど遠くへ逃げ、 で消える。
例:中点
を入れると分子が 、分母が です。
中点はいちばん使う形なので、内分の式から導かずにそのまま覚えておくと速い。
例:2:1 に内分する
、 を に内分します。、 なので係数は に 、 に 。
です。 からの距離が 、 からの距離が で、比はきちんと になっている。
例:3:1 に外分する
同じ 2 点を に外分します。、 を外分の式へ入れる。
になります。 より先へ抜けた位置で、線分の外に出ている。
例:1:3 に外分する
、 なら分母が です。
今度は より手前へ出ます。 と の大小で、どちら側へ飛ぶかが決まる。
重心は 3 頂点の平均
三角形の 3 頂点を 、、 とすると、重心は次の位置です[1]。
比も符号も出てきません。3 つを足して 3 で割るだけ[4]。
内分の式で重みをすべて等しくした形にあたります。等しい重みで釣り合う点なので、平均そのものになる[2]。

例:重心を出す
、、 の三角形の重心を求めます。
実部と虚部を別々に足すと速い。実部は 、虚部は です。
になりました。頂点 とたまたま重なった形で、こういう配置もありえます。
例:中線が 2 対 1 に分かれる
中線は、 と の中点 を結んだ線分です。
重心 について と を計算します。前者は 、後者は 。
同じ向きで長さが 2 倍と 1 倍なので、 です[1]。3 本の中線すべてで同じことが起きる[4]。
例:重心の別の書き方
が重心なら、 が成り立ちます。
3 つの矢印を足すと消えるという形で、これが釣り合いの条件そのものです[2]。
逆にこの式から が出るので、平均の式と同じ内容になる。
例:平行四辺形の第 4 頂点
、、 を頂点とする平行四辺形 の を求めます。
対角線が互いを二等分するので、 の中点と の中点が一致する。
です。中点の式を 1 本立てるだけで出ます。
| 中点 | |
| の内分 | |
| の外分 | |
| 重心 |
例:4 点の平均はなにになるか
4 つの点の平均 は、四角形の重心とは限りません。
板の重心は面積で決まるのに対し、この平均は 4 頂点に等しい重みを置いた点だからです。
三角形では両者が一致するので混同しやすいところ。四角形では別の点になります。
と を結ぶ線分を に内分する点はどれですか。
検算
出た点と両端の距離を測り、比が合っているかを見ます。内分なら 2 つの距離の和がもとの線分の長さに戻る。
重心なら、3 頂点との距離ではなく座標の平均を見直すほうが早い。距離は等しくならないので、そこで確かめようとすると迷います。
まちがえやすい点
比の数字が係数へ移るときにたすきへ入れかわる。ここだけ押さえておけば、内分も外分も重心も同じ 1 本の式から出ます。











m=1、n=3 なので 43(3+i)+1(−1+5i)=48+8i=2+2i です。0+4i は係数をたすきにせず 3:1 として計算した値、5−i は外分の式に入れた値になります。