2024年03月21日

高校数学「平面のベクトル」ベクトルを利用して円の方程式を求める問題@

高校数学「平面のベクトル」ベクトルを利用して円の方程式を求める問題@

■ 問題

ベクトルを利用して、次の円の方程式を求めよ。

「点C(2,3)を中心とし、点A(5,7)を通る円」


解答解説はこのページ下


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■ 解答解説

ベクトルを利用しなくてももちろん求めることができますが、問題の指示では「ベクトルを利用して」となっているので仕方がないから(?)ベクトルでやっていきます。

軌跡の問題と同じイメージで、円周上の点をP(x,y)とおいて、円の場合に成り立つ条件式を立てていきましょう!

円は中心からの距離が一定の点の集合だから、Cからの距離がACである点を表せば良いですね。
つまり、

|→OP−→OC|=|→AC|

ということができます。
これを座標から成分を使って表します。

→OP=(x,y),→OC=(2,3),→AC=(2,3)−(5,7)=(−3,−4)

だから、

→OP−→OC=(2−x,3−y)

ですね。
あとは絶対値の方程式の通りに計算すると、

(2−x)2+(3−y)2=(−3)2+(−4)2
(x−2)2+(y−3)2=9+16
(x−2)2+(y−3)2=25

というわけで、円の方程式が完成しました!

ちなみに、中心は(2,3),半径は5ですね。


次の問題→直径の両端が与えられているとき


◆関連項目
ベクトルまとめ


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ラベル:数学
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