![]() ![]() *** 科目 *** 数Ⅰ・A数Ⅱ・B数Ⅲ高卒・大学初年度 *** 単元 *** 式と証明点と直線円軌跡と領域三角関数 指数関数対数関数微分不定積分定積分 高次方程式数列漸化式と数学的帰納法 平面ベクトル空間ベクトル確率分布 ※高校数学Ⅱの「点と直線」について,このサイトには次の教材があります.
この頁へGoogleやYAHOO ! などの検索から直接来てしまったので「前提となっている内容が分からない」という場合や「この頁は分かったがもっと応用問題を見たい」という場合は,他の頁を見てください. が現在地です. ↓◎内分点,外分点の図示 ↓◎内分点,外分点の座標計算 ↓◎内分点,外分点の座標 ↓三角形の重心 ↓2点間の距離の公式 ![]() ↓点と直線の距離 ↓三角形の形状問題 ↓同(2) ↓1点と傾き→直線の方程式 ↓2点→直線の方程式 ↓2直線の平行条件 ↓2直線の垂直条件 ↓3点が1直線上にあるための条件 ↓3直線が1点で交わるための条件 2直線の交点を通る直線の方程式 |
次の図の2点A(a,b),B(c,d)間の距離ABを求めるには,直角三角形を作り,ピタゴラスの定理(三平方の定理)を用いて斜辺を求めます. ![]() (たて)=d-b (よこ)=c-a ![]()
△ABHについて,
特に,原点O(0,0)と点A(a,b)の間の距離は
AB2=AH2+BH2 =(c−a)2+(d−b)2 だから ![]() (たて)=b (よこ)=a
△OAHについて,
OA =a2+b2 だから
《2点間の距離の公式》
2点A(a,b),B(c,d)間の距離は
※なお,この公式は,「a=cのとき,すなわちABが縦に並んで三角形にならないとき」
や「b=dのとき,すなわちABが横に並んで三角形にならないとき」でも成り立ちます. 特に,原点O(0,0)と点A(a,b)の間の距離は 【例】 |
《問題》
次の2点AB間の距離に等しい値を右の欄から選びなさい. |
(1)
A(0,0), B(3,4) ![]() |
![]() |
になります. →ヒントを消す← | |
(2) A(−2,−1), B(1,2) ![]() |
![]() |
になります. →ヒントを消す← | |
(3)
A(7,−3), B(−1,1) ![]() |
![]() |
になります. →ヒントを消す← | |
(4)
A(−3,2), B(−3,4) ![]() |
![]() |
になります.(A,Bのx座標が等しい場合でも公式は使えます.) →ヒントを消す← | |
(5)
A(3,−2), B(7,−2) ![]() |
![]() |
になります.(A,Bのy座標が等しい場合でも公式は使えます.) →ヒントを消す← |
■追加問題■ =2点から等距離にある点=
【問1-1】
[解説を見る]2点A(1, 4), B(3, 2)から等距離にあるx軸上の点の座標を求めてください.
【問1-2】
[解説を見る]2点A(2, 4), B(4, 3)から等距離にあるy軸上の点の座標を求めてください. |
【問1-3】
[解説を見る]y=1の直線上にあって2点A(2, −3), B(3, 4)から等距離にある点の座標を求めてください.
【問1-4】
[解説を見る]y=2xの直線上にあって2点A(2, −1), B(3, 1)から等距離にある点の座標を求めてください. |
=3点から等距離にある点=
【問2-1】
[解説を見る]3点A(0, 5), B(−2, −1), C(2, 1)から等距離にある点の座標を求めてください.
求める点をP(x, y)とおく.
AP=BPだから 辺々2乗する BP=CPだから 辺々2乗する ①②の連立方程式を解く ![]() ②から (−1, 2)・・・(答)
(別解1)
この問題は3点を通る円(外接円)の方程式から求めることもできる. 外接円の方程式を ![]() この連立方程式を解くとa=2, b=−5, c=−5となって となって,中心が(−1, 2)で半径が
(別解2)
この問題は2点を結ぶ線分の垂直二等分線の交点から求めることもできる. ABの垂直二等分線の方程式は BCの垂直二等分線の方程式は この連立方程式を解くと(−1, 2) |
【問2-2】
[解説を見る]3点A(7, −5), B(6, 2), C(−1, 1)から等距離にある点の座標を求めてください.
求める点をP(x, y)とおく.
AP=BPだから 辺々2乗する BP=CPだから 辺々2乗する ①②の連立方程式を解く ①から, これを②に代入 これを①’に代入 (3, −2)・・・(答)
(別解1)
この問題は3点を通る円(外接円)の方程式から求めることもできる. 外接円の方程式を ![]() この連立方程式を解くとa=−6, b=4, c=−12となって となって,中心が(3, −2)で半径が5の円になる.
(別解2)
この問題は2点を結ぶ線分の垂直二等分線の交点から求めることもできる. ABの垂直二等分線の方程式は BCの垂直二等分線の方程式は この連立方程式を解くと(3, −2) |
=正三角形の頂点=
【問3-1】
[解説を見る]2点A(1, 1), B(−1, −1)を結ぶ線分ABが正三角形の1辺となるように,残りの頂点Cの座標を定めてください. ![]() C(x, y)とおく. 1) AC=ABだから 辺々2乗すると 2) BC=ABだから 辺々2乗すると ①②を連立方程式として解く (①+②)÷2: (②−①)÷4: ④より これを③に代入 |
=直角二等辺三角形の頂点=
【問3-2】
[解説を見る]2点A(−1, 2), B(4, 1)を結ぶ線分ABが直角二等辺三角形の斜辺となるように,残りの頂点Cの座標を定めてください. ![]() C(x, y)とおく. 1) だから 辺々2乗すると 2) だから 辺々2乗すると ①②を連立方程式として解く (①−②)÷2: これを①に代入 x=1, 2 (1, −1), (2, 4)・・・(答) |
• 座標系を使って図形の性質を調べる方法は,解析幾何(座標幾何)と呼ばれ,ルネ・デカルト(フランスの数学者,1596~1650)によって考案された.
=座標を用いた証明=・・・教科書レベル• 辺の長さや形などは,「平行移動」「回転移動」によって変化しないので,計算しやすい場所に移動してもよい. • ある座標系の導入方法が「一般性を失わない」かどうかは,高度な知的判断であるが,教科書の例を見ながら,真似できるものは真似するとよい.
【問4-1】
[解説を見る]△ABCの辺BCの中点をMとするとき, AB2+AC2=2(AM2+BM2) が成り立つことを証明してください. (これを中線定理という)
![]()
(1) 底辺の長さを変数cにすると,どんな長さの辺でも表せる.
(2) Bを原点に重ねてもよいが,右図のようにMを原点に重ねると,さらに計算しやすくなる. (3) 頂点Aのy座標を変数bにすると,三角形の高さが任意に変えられる.さらに,頂点Aのx座標を変数aにすると,三角形の形が任意に変えられる. 以上の(1)(2)(3)の仮定を置けば,一般性を失うことなく,任意の三角形の辺の長さを扱える. 上の図のように座標系を導入すると AB2+AC2=(a+c)2+b2+(a−c)2+b2 =a2+2ac+c2+b2+a2−2ac+c2+b2 =2(a2+b2+c2) 2(AM2+BM2)=2(a2+b2+c2) よって, AB2+AC2=2(AM2+BM2)が成り立つ・・・■証明終■ |
①![]() ![]() ② ![]() ![]() ③ ![]() ![]() ④上記のようにすると,BCの中点Mのx座標が分数になる ![]() |
【問4-2】
[解説を見る]平面上に長方形ABCDがある.点Pがこの平面上のどの位置にあっても PA2+PC2=PB2+PD2 が成り立つことを証明してください. ![]() PA2+PC2 =x2+(y−a)2+(x−b)2+y2 PB2+PD2 =x2+y2+(y−a)2+(x−b)2 これらは等しい・・・■証明終■ |
【問4-3】
[解説を見る]△ABCの辺BCを1:2に内分する点をDとするとき, 2AB2+AC2=3(AD2+2BD2) が成り立つことを証明してください. ![]() 2AB2+AC2 =2{(c+a)2+b2}+(2c-a)2+b2 =2{c2+2ca+a2+b2} +4c2−4ca+a2+b2 =3a2+3b2+6c2 3(AD2+2BD2) =3(a2+b2+2c2) =3a2+3b2+6c2 これらは等しい・・・■証明終■ |
【問4-4】
[解説を見る]△ABCの辺BCを1:n(だだし,nは正の整数)に内分する点をDとするとき, nAB2+AC2=(n+1)(AD2+nBD2) が成り立つことを証明してください.
A(a, b), B(−c, 0), C(nc, 0), D(0, 0)とおくと
nAB2+AC2 =n{(c+a)2+b2}+(nc−a)2+b2 =n{c2+2ca+a2+b2} +n2c2−2nca+a2+b2 =(n+1)a2+(n+1)b2+(n2+n)c2 (n+1)(AD2+nBD2) =(n+1)(a2+b2+nc2) =(n+1)a2+(n+1)b2+(n2+n)c2 これらは等しい・・・■証明終■ |
【問5-1】
[解説を見る]1辺の長さがaの正三角形ABCと同じ平面上の任意の点をPとするとき,AP2+BP2+CP2≧a2が成り立つことを証明してください. ![]() AP2+BP2+CP2
この形は,2変数関数の(最大)最小問題で,平方完成形:(x−...)2+(y−...)2の形を作れば解決できる.
(等号成立は, |
【問5-2】
[解説を見る]三角形ABCの重心をGとするとき AB2+BC2+CA2=3(AG2+BG2+CG2) が成り立つことを証明してください.
【重心の座標】(公式)
3点A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)でできる△ABCの重心Gの座標は ![]() となるから よって AB2+BC2+CA2=3(AG2+BG2+CG2) が成り立つ・・・■証明終■ |
![]() ![]() |
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