【高校数学】空間ベクトルとは？空間ベクトルの表し方や典型的な問題を解説

 

 

平面ベクトルをおさらいしよう

まず、空間ベクトルを学習する上で理解しておくべき平面ベクトルのおさらいをします。

ここでは、以下の4点について解説します。

平面ベクトルの足し算

まずは、ベクトルの足し算の解説をします。

例えば、「ABベクトル」と「BCベクトル」の足し算は、最終的にはAからCにいくことになるため、AからCに向かって引いた矢印（ベクトル）が足し算の答えです。

ベクトルの内積

次に、ベクトルの内積を解説します。

ベクトルの内積の公式は以下の通りです。

これを「aベクトル」と「bベクトル」の内積と呼びます。

ここで、ベクトルの垂直について解説します。

問題演習において、2つのベクトルが垂直であることが条件の場合、内積が0であることを利用する問題である可能性が高いので、必ず覚えておきましょう。

ベクトルの内分点

続いて、ベクトルの内分点について解説します。

平面ベクトルのベクトル方程式（直線）

最後に、直線のベクトル方程式の計算方法を解説します。

空間ベクトルとは？｜例題を使って理解しよう

ここからは、空間ベクトルを解説します。

空間ベクトルとは、今まで学習してきた平面ベクトルを三次元に拡張して考えるものです。

平面ベクトルが理解できていれば、空間ベクトルも簡単に理解できるため、あまり焦らず1つずつ解説を理解していきましょう。

空間ベクトルの基本の考え方｜x軸・y軸・z軸

平面ベクトルでは、縦と横を表すx軸・y軸を使用していました。

しかし、2つの軸だけでは三次元の空間を表せません。

そこで、空間ベクトルでは、高さを表すz軸も使用します。

x軸・y軸・z軸の3つが揃うことで空間ベクトルを表せるようになるのです。

空間ベクトルの表し方

例えば、(1,2,3)という点を考えてみましょう。

ここまでの流れを理解しておくことが、空間ベクトルを学習するうえでのキーポイントになります。

また、原点から(1,2,3)へと引いた矢印がベクトルとなります。

成分は矢印の終点の座標と一致しているため、平面ベクトルと考え方は同じです。

空間ベクトルの公式

次に空間ベクトルの公式をおさらいします。

空間ベクトルの成分表示

座標空間において、点A(a1, a2, a3)、点B(b1, b2, b3)をとると、ABベクトルは上記のように表されます。

ちなみに座標のa1をx成分、a2をy成分、a3をz成分といいます。

空間ベクトルの分解

同じ平面上にない4点O, A, B, Cに対して、OAベクトル=aベクトル, OBベクトル=bベクトル, OCベクトル=cベクトルとすると、空間内のどんなpベクトルも、実数s, t, uを用いて

pベクトル=saベクトル+tbベクトル+ucベクトル

と表すことができます。

空間ベクトルの大きさ

空間ベクトルの大きさはx, y, z成分をそれぞれ2乗したものにルートをつけます。

空間ベクトルの内積

空間ベクトルの内積は上記で求めることができます。

空間ベクトルの平行条件と垂直条件

aベクトル, bベクトルが垂直の場合、内積は0になります。

空間における内分点・外分点・重心の位置ベクトル

空間における内分点・外分点・重心の位置ベクトルはそれぞれ上記の公式で求めることができます。

内分点と外分点は、公式が似ている分覚えやすいと感じる人もいるかもしれませんが、間違えやすいポイントでもあるので符号には注意が必要です。

4点が同一平面上

4点O, A, B, cが同一平面上にあるとき、上記の公式が成り立ちます。

空間ベクトルの典型的な問題演習

ここからは、空間ベクトルの典型的な問題演習を解説します。

基本的な考え方は平面ベクトルと変わりません。

以下の4つのトピックを順番に解説するので、焦らずゆっくりと理解しましょう。

空間ベクトルの足し算・引き算

まずは、空間ベクトルの足し算・引き算のやり方を解説します。

基本的な考え方は、平面ベクトルと同じです。

直方体ABCD-EFGHを考えてみましょう。

以上のように、平面ベクトルで学習したことを活用すれば空間ベクトルの足し算も理解できることがわかるでしょう。

空間ベクトルの内積｜角度を求める

続いて、空間ベクトルの角度を求める以下の例題の解説をします。

平面ベクトルで角度を求める場合には、2つのベクトルの内積を計算したはずです。

空間ベクトルにおいても考え方は同じで、2つのベクトルの内積を求めます。

内積には2通りの書き方があります。

実際に数字を当てはめると、cosθ=½と求められ、θ=60°であることがわかります。

これも平面ベクトルのときと同じ考え方で求められることがお分かりいただけたはずです。

空間ベクトルの内分点の公式

続いて、空間ベクトルの内分点の公式を見ていきましょう。

空間ベクトルの内分点の公式は、平面ベクトルの内分点の公式と全く同じになります。

内分点の公式に空間ベクトルの成分を代入すれば、内分点の座標を求めることが可能です。

以下の例題を解いてみましょう。

このとき点Pの座標を求めよ。

点Pは線分ABを2:1に内分した点であることから、内分点の公式を用いて、以下のような計算が可能です。

「OPベクトル」=（「OAベクトル」+2「OBベクトル」）/（2+1）=(4,-1,1)

これも平面ベクトルと同じであることがわかりますね。

以上の3つは、平面ベクトルと空間ベクトルの考え方が同じです。

空間ベクトルのベクトル方程式

これまでは、平面ベクトルと空間ベクトルとで考え方が同じことを示してきました。

しかし、ここから解説する空間ベクトルのベクトル方程式では平面ベクトルと考え方が異なります。

平面ベクトルでは考えうる平面が1つしかありませんが、空間ベクトルでは空間の中にいくつもの平面を考えられます。

ここでは、2パターンの問題を通して、空間ベクトルのベクトル方程式を解説します。

ベクトル方程式の問題演習①

では、以下の問題を見てください。

問題）空間内に3点A(「aベクトル」),B(「bベクトル」),C(「cベクトル」)がある。

次の図形を表すベクトル方程式を求めよ。

点Aを通り直線BCに平行な直線

ベクトル方程式の問題演習②

続いて、以下の問題を見てください。

問題）空間内に3点A(「aベクトル」),B(「bベクトル」),C(「cベクトル」)がある。

次の図形を表すベクトル方程式を求めよ。

点Cを通り直線ABに垂直な平面

【苦手克服】数学対策におすすめの塾

ここからは、数学の苦手意識を克服したい方や、もっと点数を伸ばしてさらに得意教科にしたい方向けに、数学の対策におすすめの塾を紹介していきます。

今回ご紹介するのは、以下の3つの塾です。

まず最初に3つの塾の料金を比較して見てみましょう。

塾名 （対象学年）	入会金	授業料
MeTa (小・中・高)	無料資料請求で確認
東京個別指導学院 関西個別指導学院 (小・中・高・既卒)	無料	授業料シュミレーション
個別教室のトライ (幼・小・中・高・既卒)	11,000円(税込)	お見積もりシュミレーション

ここからは、各塾について細かく解説していきます。

オンライン数学克服塾MeTa

オンライン数学克服塾MeTaがおすすめです。

対象	高校生
授業形式	1対1のオンライン個別指導
校舎	オンライン
特徴	数学克服に特化したオンライン専門塾

なぜ空間ベクトルの勉強に「オンライン数学克服塾MeTa」がおすすめなのか、その理由を2つ紹介します。

論理的思考力の向上

1つ目は、論理的思考力の向上につながることです。

数学の学習では、論理的思考力を養うことが大事です。

しかし、学校や予備校では数学の問題を解くことに意識が向き、論理的思考力の向上につながる取り組みが行われていません。

オンライン数学克服塾MeTaでは、対話を通しての学習で論理的思考力の向上を目指します。

日常的に質問できる環境が整っている

2つ目は、日常的に質問できる環境が整っていることです。

オンライン数学克服塾MeTaの公式LINEアカウントがあり、そのアカウントを利用していつでも質問が可能です。

自習の際に質問ができないと、そこで学習が止まってしまうので、大きなタイムロスにつながります。

いつでも質問できる環境があることで、疑問を瞬時に解決でき、ストレスを感じずに学習できるのです。

オンライン数学克服塾MeTaの料金・授業料

オンライン数学克服塾MeTaの料金は以下の通りです。

オンライン数学克服塾MeTaの料金
設備費	資料請求はこちらから⇒
授業料

オンライン数学克服塾MeTaの授業料の詳細は公開されていません。

無料の資料請求をすると、授業料を確認することができます。

無料体験授業実施中！

MeTaでは、サービスを無料で体験することができる無料体験授業を実施中です。

無料体験は主に4つのステップで進みます。

1. オンライン個別説明会
2. 学習計画表の作成
3. 1対1の個別指導
4. 親御様も交えた報告面談

お問い合わせをしていただいたあと、スマートフォンやPCを用いて30分程の個別説明会を実施します。

学習計画表の作成を行い、勉強方法に関するアドバイスを行います。

1対1の個別指導を実施します。

スマートフォンスタンドは無料で提供してくれます。

親御様を交えた報告面談を行い、学習のアドバイスなど三者面談を行います。

入塾を検討している方は、手続きを行います。

東京・関西個別指導学院

東京・関西個別指導学院の基本情報
対象生徒	小学生・中学生・高校生・高卒生
対象地域	首都圏を中心に全260の直営教室を展開 公式サイトで教室検索をする⇒
指導方法	最大1対2までの個別指導
自習室情報	あり（教室により要確認）
特徴	「成績向上・結果」「講師」で顧客満足度の高い指導

東京個別指導学院・関西個別指導学院は、全国に約260校舎を展開する個別指導塾です。

ベネッセグループの豊富な情報量

東京・関西個別指導学院は、ベネッセグループであり、全教室が直営で運用されています。

各教室が連携をすることによって、最新情報を交換したり、入手したりしています。

近隣学校の年間行事やテスト範囲などを分析し、出題内容を予測することで、テスト対策も行います。

選べる担当講師制度

東京個別指導学院・関西個別指導学院では、複数の講師の授業を体験することが可能です。

その上で、自分と相性が良い講師を相談して決定することができます。

担当講師は、お子さまの学習状況や志望校などの学習目標を把握しており、コーチング指導を用いながら、一人一人に合わせた対話型の授業を展開しています。

東京・関西個別指導学院の無料体験授業について

東京・関西個別指導学院の無料体験授業
対象学年	小学生 / 中学生 / 高校生
体験内容	希望科目の授業を無料で体験可能
相談内容	学習・進路相談にも対応
授業料	授業料シミュレーション
無料体験授業のポイント	先生との相性や教室の雰囲気を事前に確認できる
校舎情報 (東京個別指導学院)	【関東】東京・神奈川・千葉・埼玉 【東海・九州】愛知・福岡 東京個別指導学院の教室情報を確認する⇒
校舎情報 (関西個別指導学院)	【関西エリア】京都・大阪・兵庫 関西個別指導学院の教室情報を確認する⇒
お問い合わせ	無料体験授業のお問い合わせはこちら

東京・関西個別指導学院では、無料体験授業を受け付けています。

実際の授業を無料で体験できるため、授業の進め方や教室の雰囲気、先生との相性を事前に確認しやすいのが特長です。

小学生から高校生まで対応しているため、塾選びで迷っている方や、まずは一度授業を試してみたい方にもおすすめです。

東京・関西個別指導学院の無料体験授業のポイント

東京・関西個別指導学院の無料体験授業では、授業のわかりやすさだけでなく、学習環境やサポート体制も確認できます。

1. 希望科目の授業を無料で体験できる
2. プロに学習・進路相談ができる
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無料体験授業では、実際の授業を受けながら自分に合った学習法を体感できます。

受験対策や苦手科目の克服、勉強方法の見直しなどについても相談できるため、今の課題を整理しやすいです。

さらに、体験授業を受けたからといって必ず入塾しなければならないわけではないため、まずは気軽に試しやすいでしょう。

東京・関西個別指導学院の料金・費用

東京・関西個別指導学院の料金・費用は、下記の通りです。

東京・関西個別指導学院の料金・費用
体験授業	無料
授業料	授業料シミュレーションで確認する
教材費

東京・関西個別指導学院では、無料体験授業を受けたうえで料金や学習プランを検討できます。

授業料・教材費に関しては1人ひとり異なるため、授業料シミュレーションから確認してみてください。

まずは無料体験授業で雰囲気を確認してから、費用面も含めてじっくり検討したい方に向いています。

東京・関西個別指導学院の対応内容

東京・関西個別指導学院では、学年ごとの課題や目標に合わせた個別指導を行っています。

学年	主な対応内容
高校生 詳しい内容はこちら	大学入試・志望校別対策
	総合型選抜・推薦・共通テスト対策
	定期テスト・内申点対策
	苦手科目の克服・勉強法改善
中学生 詳しい内容はこちら	高校受験・志望校対策
	定期テスト・内申点対策
	苦手科目の克服・勉強法改善
	学校別学習フォロー
小学生 詳しい内容はこちら	中学受験対策
	学習の復習・基礎固め
	学習習慣定着サポート
	苦手科目の克服サポート

無料体験授業では、こうした学習内容の中からお子さまに合った学習テーマで授業を体験できます。

受験対策はもちろん、定期テスト対策や苦手克服など、目的に合わせて個別に相談できるのが魅力です。

気になる方は、公式サイトより詳細を確認してみてください。

東京・関西個別指導学院の無料体験授業までの流れ

東京・関西個別指導学院の無料体験授業までの流れをご紹介します。

1. 公式サイトのお問い合わせフォームから申し込む
2. 無料の学習相談で目標やお悩みをヒアリング
3. 希望科目の無料体験授業を受ける
4. 学習プランや料金について案内を受ける

お問い合わせフォームより申し込んだ後、無料の学習相談で目標や志望校、現在の学習状況などを確認します。

そのうえで、希望科目の無料体験授業を受けられるため、授業の雰囲気や教え方を実際に確かめることができます。

体験後は、学習プランや料金について説明を受けながら、入塾するかどうかを検討できます。

気になる方は、下記の公式サイトよりお申し込みを行ってみてください。

東京・関西個別指導学院の料金

東京・関西個別指導学院の料金は以下の通りです。

東京・関西個別指導学院の料金
入塾金	0円
設備費	【首都圏・京阪神】3,960円 【愛知・福岡】2,970円 ※2025年9月より変更
授業料	授業料シュミレーションはこちら

東京・関西個別指導学院の入会金は無料です。

一般的に入会金がかかる塾が多いので、東京・関西個別指導学院はお得に入塾することができます。

授業料は、公式サイトでは公開されていません。

詳細な授業料を知りたい方は、公式サイトより無料でできる授業料シミュレーションをお試しください。

授業開始までの流れ

東京・関西個別指導学院の授業開始までの流れは以下の通りです。

1. お問い合わせ
2. カウンセリング
3. 無料体験授業
4. 通塾スケジュールを決定

まず、公式サイトよりお問い合わせください。

その後カウンセリングを行い、学習状況や進路先の希望についてヒアリングをしていきます。

無料体験授業を希望の方は、受講をし、東京・関西個別指導学院の授業の質や進め方、教室の雰囲気などを知ってもらいます。

もし入塾をする場合は、その後の実際の通塾スケジュールを相談し、決定します。

無料の学習相談も実施中で、学習相談は学習や受験など勉強に関するアドバイスや悩みを聞いてくれます。

どなたでも受付中なので、お気軽にお申し込みください。

個別教室のトライ

個別教室のトライの基本情報
対象	幼児・小学生・中学生・高校生・高卒生
授業形式	1対1の完全マンツーマン指導
校舎	全国600教室以上

個別教室のトライは全国に約650校舎も展開する個別指導塾になります。

ぴったりの講師を選抜

個別教室のトライは、約33万人の登録講師のなかからぴったりな講師を選抜しています。

毎回同じ講師が授業を担当する専任制を採用しており、一人ひとりに合わせて適切な指導を行っています。

もし相性が合わないことがあれば、無料での講師交代が可能です。

また、講師は厳しい採用基準をクリアした講師のみを採用しています。

オリジナルのトライ式学習法

個別教室のトライでは、トライ式学習法というオリジナルの学習方法を取り入れて授業を行っています。

分かったつもりを防ぐ「ダイアログ学習法」、記憶の定着を計る「エピソード反復法」、脳科学理論を応用した「トライ式復習法」の3種類がある。

また、120万人のデータから生まれた「性格別学習法」を使って性格を9つのタイプに分け、性格タイプに合わせた授業を実施しています。

個別教室のトライの無料体験授業

個別教室のトライでは、無料体験授業を受付中です。

詳細は、以下の通りです。

個別教室のトライ　無料体験授業情報
対象学年	小学生・中学生・高校生
体験内容	完全マンツーマン授業を無料で体験可能
申込方法	公式サイトから簡単申込
授業料	お見積りシミュレーション
校舎情報	全国650校舎以上 詳しい校舎情報はこちら⇒
体験授業の お問い合わせ	無料体験授業についてのお問い合わせはこちら⇒

個別教室のトライの無料体験授業では、完全マンツーマン指導の雰囲気やわかりやすさを実際に確認できます。

一人ひとりの学習状況や目標に合わせて進めてもらえるため、自分に合った指導かどうかを事前に確かめやすいのが特長です。

塾選びで迷っている方や、まずは授業の進め方を見てみたい方にもぴったりです。

無料体験授業では、現在の学習状況や苦手分野に合わせた授業を受けることができます。

講師との相性や授業の進み方も事前に確認できるため、入会後のイメージをつかみやすいです。

さらに、学習相談や進路に関するアドバイスも受けられるので、今後の勉強方針を考えるきっかけにもなります。

まずは無料体験授業を通して、自分に合った学び方ができるかを気軽に確認してみましょう。

個別教室のトライの料金・費用

個別教室のトライの料金・費用についてご紹介します。

個別教室のトライ　料金・費用
体験授業	無料で受講可能
授業料	お見積りシミュレーション

個別教室のトライでは、無料体験授業を受けたうえで、料金や学習プランを相談できます。

実際に授業を体験してから検討できるため、塾選びを慎重に進めたい方にも向いています。

個別教室のトライは、一人ひとりの学力や目標に合わせた専用のカリキュラムを作成します。

そのため、料金の詳細はお見積りシミュレーションから確認してみてください。

料金のシステムは、以下の通りです。

公式サイトから、簡単30秒でお問い合わせやお見積りができるので、気になる方はぜひ確認してみましょう。

個別教室のトライのコース

個別教室のトライが対応している学年別のコースをご紹介します。

小学生・中学生・高校生までを対象に、一人ひとりの目的に合わせた指導を行っています。

無料体験授業でも、それぞれの学年や目標に応じた指導内容を相談できます。

学年	主な対応内容例
高校生 詳しいコース内容については こちら⇒	大学受験対策
	定期テスト対策
	苦手科目克服
	内部進学対策
中学生 詳しいコース内容については こちら⇒	高校受験対策
	定期テスト対策
	苦手単元の復習
	検定対策
小学生 詳しいコース内容については こちら⇒	中学受験対策
	学習習慣の定着
	苦手克服・基礎固め

個別教室のトライは、目標や理解度に合わせて学習内容を調整できるため、今の課題に合わせた授業を受けやすいのが魅力です。

無料体験授業の前後で相談もできるため、どのような学習を進めるべきか迷っている方も安心です。

体験授業の相談については、下記の公式サイトより簡単にお問い合わせができます。

無料体験授業の受講の流れ

個別教室のトライの無料体験授業の受講の流れは、以下の通りです。

1. 公式サイトのフォームからお問い合わせ
2. 無料学習相談や無料体験授業の予約
3. 学習状況に合わせたプランの提案
4. 内容に納得したうえで受講開始

まず、公式サイトのフォームから学習・料金相談や資料請求を行います。

すると、スマホでも読める電子パンフレットがすぐに届きます。

無料学習相談では、一人ひとりの学習のお悩みや料金について詳しく相談ができ、無料で体験授業を受けることも可能です。

その後、ご相談いただいた内容をもとに、お子さまに合った学習プランや料金プランをご提案いたします。

上記の流れは無料で行えますので、まずは授業の雰囲気を見てみたい方は気軽に相談してみてください。

個別教室のトライの料金

個別教室のトライの料金は以下の通りです。

個別教室のトライの料金
入会金	11,000円(税込)
月謝	お見積りシュミレーション
教材費	要相談

個別教室のトライの入会金は11,000円(税込)になります。

授業料は、一人ひとりのオーダーメイドのカリキュラムを作成し授業を実施しているため、公式サイトでの詳細な金額は公開されていません。

授業料を確認したい方は、公式サイトより無料でできるお見積りシミュレーションを使うと確認することができます。

簡単に確認ができるので、金額を確認したい方はお試しください。

個別教室のトライの授業開始までの流れ

個別教室のトライの授業開始までの主な流れをご説明します。

1. お問い合わせ
2. 教室長兼教育プランナーとの学習相談
3. 無料体験授業
4. オーダーメイドのカリキュラムの作成
5. お見積り作成
6. 契約
7. 担当講師の決定

まず公式サイトよりお問い合わせをしていただいた後、教室長兼教育プランナーである「トライさん」と進路相談や学習相談などを行い、トライのマンツーマン指導についてを知ってもらいます。

その後、無料体験授業を通して個別教室のトライの授業の進め方や教室の雰囲気を知ってもらいます。

学習相談のヒアリング結果を元にして、目標に向けたオーダーメイドのカリキュラムを作成します。

作成したオーダーメイドのカリキュラムから正式なお見積りを作成します。

ここまでは、完全無料で行っているサポートになります。

入会が決まれば担当講師を決定します。

空間ベクトルのおすすめの参考書・勉強法

空間ベクトルのおすすめの勉強法は、平面ベクトルを正確に理解することです。

今回学習したように、ベクトル方程式以外は全て平面ベクトルと同じ考え方で問題が解けます。

そのため、平面ベクトルが理解できていれば空間ベクトルも半分以上理解できていることになるのです。

平面ベクトルをマスターした上で、空間ベクトルのベクトル方程式のみ別途学習すれば、空間ベクトルはマスターできます。

まずは、平面ベクトルの問題を繰り返し解いて、平面ベクトルをマスターしましょう。

問題集の勉強範囲

空間ベクトルのおすすめの問題集の勉強範囲は以下の通りです。

これらの問題と併せて、平面ベクトルの問題も繰り返し復習しておきましょう。

前述のとおり、空間ベクトルの大半は平面ベクトルと同じ考え方で問題が解けます。

そのため、平面ベクトルについての理解を深めておくことが空間ベクトルの理解にも役立ちます。

土台を固めることが数学力向上には1番大切なので、基礎をおろそかにせず着実に学習しましょう。

まとめ

今回は、空間ベクトルについて解説しました。

本文で見てきたように、空間ベクトルを理解するには、平面ベクトルを理解しておくことが重要です。

ベクトル方程式以外は、平面ベクトルで学習した考え方をそのまま取り入れれば、問題を解けます。

基本に忠実に学習すれば必ず理解できるようになります。

わからない部分があれば、本記事や平面ベクトルを解説した記事を見直して、理解を深めるようにしましょう。