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双曲線の定義から方程式を導出する際の式について
画像の波線部ですが、
右辺が-aの時、右辺は全体として負になると思いますが、左辺のxは正になり(PF-PF'=-2aのとき、x>0)、左辺全体として正になってしまいます。
この解釈はどこに間違いがあるのでしょうか?
回答
こんにちは。私は夜11時閉店なもので、翌日になりました。
初めての方ですね。よろしく。
さて、2乗するというのは同値変型ではないので、注意が必要です。
たとえば、 $A=\pm B$ を2乗しても $A^2=B^2$ は正しいのですが、
$A= \pm B +C$ を2乗したら、$A^2=B^2+C^2 \pm 2BC$ tなりますが、これでは元の式が$A=\pm B-C$ のばあいも含んでしまい、その後の計算は、たぶん意味がなくなることが多いです。ですから、あなたが指摘するようなおかしいことも起こります。始めのころはx≦0のとき+√ 、x>0のときはー√ となっていたのですが、同値でない2乗をしてからは、その区分けが成り立たなくなってしまいます。
双曲線を定義から計算するときは、あなたの説明の3行目 √▢ ー√△ =±2a をそのまま2乗すれば、余計な可能性は入らず大丈夫です。欠点は計算量が増えること。
両辺を2乗すると2√▢√△にルートが残るので、それを右辺に、他は左辺に移項し、再度両辺を2乗します。それで根号のない式になりますのであとは整理してください。4項の2乗なんて嫌ですが、分配法則をていねいに当てはめて総当たり方式で展開してください。その結果、かなりの項が消えて、
$(c^2-a^2)x^2-a^2y^2=a^2(c^2-a^2)$ となりますから、最後に両辺を$a^2(c^2-a^2)$ で割れば
$\dfrac{x^2}{a^2}-\dfrac{y^2}{c^2-a^2}=1$ と、めでたく出てきます!
方針: ±があってもなくても、√ 記号が和や差で2個出てくるときは√▢+√△=(√ のない部分)にして、両辺を2乗。その後、残った√ を右辺に移項、それ以外は左辺に移項してまた2乗すると根号のない式になります。
これでわかりますか?
これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないとか、コメント欄に返事を書いてください。それがないと、書いたものを読んでくれたのかどうか、書いたものが役に立ったのかどうか、こちらではわかりませんので。2回目以降もそうです。よろしく。
なんとなく分かりました。 2乗すると同値性が崩れることがあり、2乗前の式が正しくても、2乗後の式は2乗前の式の正しさ以外のものを含んだ式になり、それが今回の矛盾だということですね。 ありがとうございました。