平面上の曲線(2 次曲線・媒介変数・極座標)の練習問題
放物線・楕円・双曲線の標準形と焦点の公式を整理し、接線・媒介変数表示・極座標まで練習しましょう。
基礎・標準:高校3年・1学期/発展:高校3年・受験期
数学の問題ジェネレーター
放物線
定点 (焦点)と定直線 (準線)から等距離にある点の軌跡が放物線です。
楕円と双曲線
焦点 、長軸の長さ 、短軸の長さ 。楕円上の点から 2 焦点までの距離の和は 。
頂点 、焦点 、漸近線 。双曲線上の点から 2 焦点までの距離の差は 。
楕円は 、双曲線は です。符号を取り違えやすいので注意しましょう。
接線と平行移動
曲線上の点 における接線は、次の形で覚えておくと便利です。
傾きが与えられた接線や、直線との共有点の個数は、直線の式を代入した 2 次方程式の判別式で調べます。 のような式は、平方完成して のような平行移動の形にします。
媒介変数表示と極座標
楕円 は , と表せます。媒介変数を消去するときは を使います。
極方程式 は、両辺に を掛けて (中心 、半径 の円)になります。
例題(解き方つき)
2 点 , を焦点とし、焦点からの距離の差が である双曲線の方程式を求めよ。
ヒント
求める双曲線を とすると、距離の差は 、焦点は です。
答え
解き方
求める双曲線を とする。距離の差より
焦点の条件より
よって
楕円 に接し、傾きが である直線のうち、 切片が正であるものの方程式を求めよ。
ヒント
を楕円の式に代入した 2 次方程式が重解をもつ(判別式が 0)条件を使います。
答え
解き方
を楕円の式に代入して整理すると、 の 2 次方程式になる。
接する条件(判別式 )より
切片が正なので
楕円 と直線 の 2 つの交点を結ぶ線分の中点の座標を求めよ。
ヒント
交点の 座標は の 2 次方程式の 2 つの解です。解と係数の関係から、その和を求めます。
答え
解き方
を消去して整理すると
2 つの解を とすると、中点の 座標は
直線の式に代入して
練習問題
2 点 , を焦点とし、焦点からの距離の差が である双曲線の方程式を求めよ。
ヒント
求める双曲線を とすると、距離の差は 、焦点は です。
答え
解き方
求める双曲線を とする。距離の差より
焦点の条件より
よって
双曲線 上の点 における接線の方程式を求めよ。
ヒント
双曲線 上の点 における接線は です。
答え
解き方
接線の公式に代入する。
分母を払って整理すると
点 からの距離と、直線 からの距離の比が である点 の軌跡を求めよ。
ヒント
とし、 と直線までの距離の 2 乗の比の式を立てて整理します。
答え
解き方
とし、直線 に下ろした垂線を とすると 。両辺を 2 乗して
展開して整理すると