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軌跡の問題
y =x2乗とy =2x+kが異なる2点A,Bで交わるときのkの範囲がk >ー1のとき
2点A,Bの中点Pの軌跡を求めよ
という問題なのですが
答えはx =1のy>1となるのですが
解いている時に、何をしているのかのイメージといいますか目的や理屈などがわかりません。よろしくお願いします
ただ解き方を暗記してしまっていて根本の理屈みたいなものが理解できてません
回答
しみ りつさん、こんにちは。
『何をしているのかのイメージといいますか目的や理屈など…』うわ~!漠然としていて、ネット上で答えるのは難しいですね。顔を合わせていれば何を求めているのかわかるのでしょうがね。
あるいは、あなたのノートを見ながら、この辺が…とか言ってくれれば答えられそうですが…こまった!
大事なのは、まずはグラフを書いてみて軌跡の概形を想像しておくと楽です。誰だって、図も書かずにやみくもに計算を始めることはないでしょうから。この問題では求める軌跡が直線になるとまでは見抜けなくても、軌跡は放物線の内部にしかありえないことはわかるので、接点より上だけという「軌跡の限界」があることはあらかじめつかめます。
軌跡の問題では動点P(この問題では直線と放物線の2つの共有点P.Q)の動きにつれて、対象になる点X(この問題では線分PQの中点M)が動きます。対象になる点の座標を(X,Y)とおいて、このXとYがどんな関係を持つのか(具体的にはどんな式関係が成り立つのか)を求めます。
①動点が満たしている方程式
②動点と対象になる点の座標の関係
この2つから、他の文字(x、yだったりα、βだったりkだったり)を消去してX,Yだけの関係式を得ればいいのです。
放物線と直線の2つの共有点の座標を(α、α²)(β、β²)とする。その中点の座標を(X,Y)とする。
ここまでが「決めごと」です。次にわかっていることを書きだします。
α、βはx²-2xーk=0の2実数解だから、D=4+4k>0。よってk>-1…①
これが軌跡の限界になります。与えられているのなら問題ないけど。
限界はk=-1のときの(1,1)。
また、解と係数の関係からα+β=2。…②
また、中点だから、X=$\dfrac{\alpha+\beta}{2},Y=\dfrac{\alpha^2+\beta^2}{2}$…③
このあとの目的はX,Yの関係を求めること。変化するのはkです。
わかるのはこのくらいかな。あとはこれらから
X=$\dfrac{\alpha+\beta}{2}=1,$
$Y=\dfrac{\alpha^2+\beta^2}{2}=\dfrac{(\alpha+\beta)^2-2\alpha\beta}{2}$
$=\dfrac{4+2k}{2}=2+k$
この問題は特殊で、XとYの関係は出てこず、Xは定数1、Yは①よりY>1です。
以上より、軌跡は直線x=1、ただしy>1の部分
これで大丈夫ですか?
xとyの関係式を立てるということを目指すと考えると 個人的にはx =1で式が完成してしまうのが結構違和感があるんですが、 先ほどおっしゃっていたように事前に軌跡を予想して、xと yが出てこない場合もあると割り切った方がいいでしょうか
x=1のようなものしか出てこなかったんですから、しょうがない、これが軌跡の方程式なんだと思うしかないですね。グラフの略図を書いて、どんな軌跡になるのか想像しておいたら、納得もしやすいでしょうね。
わかりました 他の問題で試してみます ありがとうございました🙇🏻♂️
どういたしまして。がんばってください。