空間上の直線の問題ですが、位置ベクトルを理解していると解きやすいですよ
この形式の方程式を見たら、定石として右辺を定数 k とおくのです。
3x+2=−1y−3=4z+1=k
これより、
⎩⎨⎧x=3k−2y=−k+3z=4k−1
ベクトルで表示すると、直線 ℓ 上の点は
xyx=k3−14+−23−1
です。
つまり、直線 ℓ は点 −23−1 と通る、方向ベクトルが 3−14 の直線です。
さて、直線 ℓ 上の点 P の位置関係を求めていきます。
位置ベクトルは
OP=k3−14+−23−1,OA=431
ですから、
AP=OP−OA=k3−14+−60−2=3k−6−k4k−2
点 P と直線 ℓ の距離は ∣OA∣ です。
∣OA∣2=(3k−6)2+(−k)2+(4k−2)2=26(k−1)2+14
よって距離は k=1 の時に、最小値 14 をとります。
この時、点 P は (x,y,z)=(1,2,3) です。
さらに、k=1 の時に
AP=−3−12
であり、直線 ℓ の方向ベクトルとの内積から直行関係を調べると、
3−14⋅−3−12=0
なので、AP⊥ℓ も示せました。