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数学 高校生

数学 軌跡 反転 この問題を複素数を利用して解く方法を教えてください

184 重要 例題 116 反転 OP・OQ=(一定) の軌跡 00000 |xy平面の原点を0とする。 xy 平面上の0と異なる点Pに対し, 直線 OP 上の 点Qを,次の条件 (A), (B) を満たすようにとる。 (A) OP・OQ=4 (B) Q は, 0 に関してPと同じ側にある。 点Pが直線x=1上を動くとき,点Qの軌跡を求めて、図示せよ。 〔類 大阪市大 指針 求めるのは、点Pに連動して動く点Qの軌跡。 基本110 連動形の軌跡 つなぎの文字を消去して,x,yの関係式を導く P(X, Y), Q(x, y) とすると, 2点P, Qの関係は 点Qが半直線 OP 上にある⇔ X = tx, Y = ty となる正の実数 tが存在する このことと条件(A) から, tを消去して,X,Yを x, yの式で表す。 そして、点Pに関 する条件 X=1より, x, yの関係式が得られる。 なお, 除外点に注意。 点 Q の座標を (x, y) とし, 点Pの座標を (X, Y) とする。 解答 Qは直線OP 上の点であるから Q(x,y) P(X, Y) X=tx, Y=ty (tは実数) ただし、点Pは原点と異なるから t=0, (x, y)≠(0, 0) 更に, (B) から, t>0である。 x2+y2 参考事項 反転 表す ※定点を中心とする半径r (r>0) の円がある。 点を通る直 に, 0と異なる点P をとり, 半直線OP 上に点P' を OP・OP'= によって定める。 このとき,点Pに点P' を対応させることを といい,点を反転の中心という。 また、点Pが図形F上にあるとき, 点P' が描く図形F' をF 反形という。円や直線の反転に関しては,次のような性質が (1)定点 0 を通らない直線の反形は, 0を通る円にな (2) 定点を通る円の反形は, 0 を通らない直線にな (3) 定点を通らない円の反形は, 0 を通らない円に [(1)の証明] O を通らない直線を l とする。 0から lに下ろした垂線と l との交点をP。 とし, Poを反転した 点をP とする。 また l 上のP。 以外の点をPとし,Pを反転した点をP'とする。 OPOP=OPOP' より, OP: OP'=OP : OP であるから、 2組の辺の比とその間の角がそれぞれ等しくなり OPPOP'P よって ∠OP'P'′ = ∠OPP=90° したがって, P'は線分 OP を直径とする円を描く。 ただし, OP'>0であるから, 点0は除く。 [(2) の証明] 線分 OP。 が円の直径となるように、点Po をとり, P 反転した点をP とする。 また, Po以外の点Pを反転した点を (A)から √x2+y2√(tx)2+(ty)2=4 ゆえに t(x2+y2)=4 よって t= 4 x2+ye したがって X= 4x x2+y2. 4y Y= tを消去する。 とすると, (1) と同様にして 4x 点Pは直線x=1上を動くから =1 x2+y2 ゆえに y X=1 に X= 代入する。 4x x2+y2 を 線分OP が直径であるから よって (x-2)'+y2=4 2- したがって,求める軌跡は 中心が点 (2,0), 半径が20円。 0 12 14 x ただし, (x,y)≠(0,0)である から, 原点は除く。 -2- 図示すると、 右図のようになる。 x2+y2-4x=0 注意 本間は、反転の問題 である。 反転については, 次ページ参照。 OPPOP'P ∠OPP=90° よって,∠OP'P'=90°から、点P'は,点P を通り OPに垂 な直線上を動く。 [ [3] の証明] 右の図のように、線分 P.P が円の直径 となるように、点Po, P1 をとり, Po, P, を反転し た点をそれぞれP, P' とする。 また, Po, P, とは異なる, 0 を通る直線と円との 交点をPとし,Pを反転した点をP'とする。 (1)と同様にして AOP POO PC 0 Po

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数学 中学生

至急です!!! 解き方と答えをお願いします🤲

(3) 右の図1のように 長方形ABCDの2本の対角線の交点を とします。 点口を通り, 長方形ABCDの辺ADと平行な直 線と辺AB, 辺DCとの交点をそれぞれP Qとし点を通り 長方形ABCDの辺ABと平行な直線と辺AD, 辺BCとの交点 をそれぞれR, Sとします。 このとき, 長方形ABCDの中に できた8つの三角形はすべて合同な直角三角形になりました。 それらの直角三角形を図1のように、アークとします。 図1 A ア P イ B ク ウ R S O H キ オ ひなさんは,直角三角形アを平行移動 対称移動・回転移動させて,ほかの直角三角形にぴった り重ねることを考えています。 次のひなさんとれんさんの会話を読んで, あとの① ② に答えなさい。 R ● ひな 「右の図2で,直角三角形アを平行移動すると. 重ねることができるのは,イークのどの直角三角 形かな。」 図2 A ク ア れん 「平行移動は、一定の方向に動かす移動だから, 直角三角形 (a) に重ねることができるね。」 P イ ウ ひな 「そうだね。」 B カ キ S H D オ Q 0 れん「では,図2で, (b) 直角三角形アを,対称移動を1回した後,点を中心とした180°の回 転移動を1回して、最後に重ねることができるのは,アークのどの直角三角形だろう。」 ひな 「ちょっと難しそうだけど, 考えてみよう。」 ①会話の中の (a) にあてはまる記号を, イ~クから1つ選び, 答えなさい。 ② 下線部(b)について, 直角三角形アを, 対称移動を1回した後, 点〇を中心とした180°の回転移 動を1回して最後に重ねることができる直角三角形を, アークからすべて選び、記号で答えな さい。

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