【中学数学】三平方の定理・円と接線、弦 | 中学数学の無料オンライン学習サイトChu-Su-
2−2 × 0−2=0 だから (2, 0) は x−2y−2=0 上にある. 2−2 × (−1)−2 ≠ 0 だから x−2y−2=0 上にない. 2−2 × (−2)−2 ≠ 0 だから x−2y−2=0 上にない. ■ 1つの x に対応する y が2つあるとき ○ 右図3のように,1つの x に対応する y が2つあるグラフの方程式は, y=f(x) の形(陽関数)で書けば y= と y=− すなわち, y= ± となり,1つの陽関数 y=f(x) にはまとめられない. ( y が2つあるから) 陰関数を用いれば, y 2 =x あるいは x−y 2 =0 と書くことができる. ○ 右図4は原点を中心とする半径5の円のグラフであるが,この円は縦線と2箇所で交わるので,1つの x に対応する y が2つあり,円の方程式は1つの陽関数では表せない. 【中学数学】三平方の定理・円と接線、弦 | 中学数学の無料オンライン学習サイトchu-su-. ○ 右図5において,原点を中心とする半径5の円の方程式を求めてみよう. 円周上の点 P の座標を (x, y) とおくと,ピタゴラスの定理(三平方の定理)により, x 2 +y 2 =5 2 …(A) が成り立つ. 上半円については, y ≧ 0 なので, y= …(B) 下半円については, y ≦ 0 なので, y=− …(C) と書けるが,通常は円の方程式を(A)の形で表す. ※ 点 (3, 4) は, 3 2 +4 2 =5 2 を満たすのでこの円周上にある. また,点 (3, −4) も, 3 2 +(−4) 2 =5 2 を満たすのでこの円周上にある. さらに,点 (1, 2) も, 1 2 +(2) 2 =5 2 を満たすのでこの円周上にある. しかし,点 (3, 2) は, 3 2 +2 2 =13 ≠ 5 2 を満たすのでこの円周上にないことが分かる. 図3 図4 図5 ■ 円の方程式 原点を中心とする半径 r の円(円周)の方程式は x 2 +y 2 =r 2 …(1) 点 (a, b) を中心とする半径 r の円(円周)の方程式は (x−a) 2 +(y−b) 2 =r 2 …(2) ※ 初歩的な注意 ○ (2)において,点 (a, b) を中心とする半径 r の円の方程式が (x−a) 2 +(y−b) 2 =r 2 点 (−a, −b) を中心とする半径 r の円の方程式が (x+a) 2 +(y+b) 2 =r 2 点 (a, −b) を中心とする半径 r の円の方程式が (x−a) 2 +(y+b) 2 =r 2 のように,中心の座標 (a, b) は,円の方程式では見かけ上の符号が逆になる点に注意.
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今回は二次関数の単元から、放物線と直線の交点の座標を求める方法について解説していきます。 こんな問題だね! これは中3で学習する\(y=ax^2\)の単元でも出題されます。 中学生、高校生の両方の目線から問題解説をしていきますね(^^) グラフの交点座標の求め方 グラフの交点を求めるためには それぞれのグラフの式を連立方程式で解いて求めることができます。 これは、直線と直線のときだけでなく 直線と放物線 放物線と放物線であっても グラフの交点を求めたいときには連立方程式を解くことで求めることができます。 【中学生】放物線と直線の交点を求める問題 直線\(y=x+6\)と放物線\(y=x^2\)の交点の座標を求めなさい。 交点の座標を求めるためには、2つの式を連立方程式で解いてやればいいので $$\large{\begin{eqnarray} \left\{ \begin{array}{l}y=x+6 \\y=x^2 \end{array} \right. 円の中心の座標求め方. \end{eqnarray}}$$ こういった連立方程式を作ります。 代入法で解いてあげましょう! $$x^2=x+6$$ $$x^2-x-6=0$$ $$(x-3)(x+2)=0$$ $$x=3, -2$$ \(x=3\)を\(y=x+6\)に代入すると $$y=3+6=9$$ \(x=-2\)を\(y=x+6\)に代入すると $$y=-2+6=4$$ これにより、それぞれの交点が求まりました(^^) 【高校生】放物線と直線の交点を求める問題 直線\(y=-5x+4\)と放物線\(y=2x^2+4x-1\)の交点の座標を求めなさい。 中学生で学習する放物線は、必ず原点を通るものでした。 一方、高校生での二次関数は少し複雑なものになります。 だけど、解き方の手順は同じです。 それでは、順に見ていきましょう。 まずは連立方程式を作ります。 $$\large{\begin{eqnarray} \left\{ \begin{array}{l}y=-5x+4 \\y=2x^2+4x-1 \end{array} \right. \end{eqnarray}}$$ 代入法で解いていきましょう。 $$2x^2+4x-1=-5x+4$$ $$2x^2+9x-5=0$$ $$(2x-1)(x+5)=0$$ $$x=\frac{1}{2}, x=-5$$ \(\displaystyle{x=\frac{1}{2}}\)のとき $$y=-5\times \frac{1}{2}+4$$ $$=-\frac{5}{2}+\frac{8}{2}$$ $$=\frac{3}{2}$$ \(x=-5\)のとき $$y=-5\times (-5)+4$$ $$=25+4$$ $$=29$$ よって、交点はそれぞれ以下のようになります。 放物線と直線の交点 まとめ お疲れ様でした!
円の方程式
スライドP19は傾斜面上の楕円を示しますが、それ以前のページの楕円とまったく同じ形状をしています。 奇妙な現象に思えるかもしれませんが、同じ被写体に対して、カメラを水平に向けた場合Aと、傾けた場合Bで、まったく同じ見た目になることがあるのです。 (ただしAとBは異なる視点です。また被写体は平面に限ります)。 ここでカメラを傾けることは世界が傾くことと同義であると考えてください。 つまり透視図法では、傾斜があってもなくても(被写体が平面である限りは)本質的に見え方は変わらないということです。 [Click] 水平面と傾斜面以外は?
■ 陰関数表示とは ○ 右図1の直線の方程式は ____________ y= x−1 …(1) のように y について解かれた形で表されることが多いが, ____________ x−2y−2=0 …(2) のように x, y の関係式として表されることもある. ○ (1)のように, ____________ y=f(x) の形で, y について解かれた形の関数を 陽関数 といい,(2)のように ____________ f(x, y)=0 という形で x, y の関係式として表される関数を 陰関数 という. ■ 点が曲線上にあるとは 方程式が(1)(2)どちらの形であっても, x=−1, 0, 1, 2, … を順に代入していくと, y=−, −1, −, 0, … が順に求まり,これらの点を結ぶと直線が得られる.一般に,ある点が与えられた方程式を表されるグラフ(曲線や直線)上にあるかないかは,次のように調べることができる. ○ ある点 (p, q) が y=f(x) のグラフ上にある ⇔ q=f(p) ある点 (p, q) が y=f(x) のグラフ上にない ⇔ q ≠ f(p) ある点 (p, q) が f(x, y)=0 のグラフ上にある ⇔ f(p, q)=0 ある点 (p, q) が f(x, y)=0 のグラフ上にない ⇔ f(p, q) ≠ 0 図1 陽関数の例 y=2x+1, y=3x 2, y=4 陰関数の例 y−2x−1=0, y−3x 2 =0, y−4 =0 図2 図2において 2 ≠ × 2−1 だから (2, 2) は y= x−1 上にない. 1 ≠ × 2−1 だから (2, 1) は y= x−1 上にない. 0= × 2−1 だから (2, 0) は y= x−1 上にある. −1 ≠ × 2−1 だから (2, −1) は y= x−1 上にない. −2 ≠ × 2−1 だから (2, −2) は y= x−1 上にない. 陰関数で表示されているときも同様に,「代入したときに方程式が成り立てばグラフ上にある」「代入したときに方程式が成り立たなければグラフ上にない」と判断できる. 円の中心の座標の求め方. 2−2 × 2−2 ≠ 0 だから (2, 2) は x−2y−2=0 上にない. 2−2 × 1−2 ≠ 0 だから (2, 1) は x−2y−2=0 上にない.