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円の軌跡の問題です

センター試験の問題です。Oを原点とする座標平面に置いて、点A(0,2)と点B(2,0)を結ぶ直線上に点(a,2-a)(ただし0<a<2)をとり、Pのx軸に関する対称点をP'とする。Pから直線OP'に引いた垂線が直線OP'と交わる点をHとする。 (1)直線OP'の式はy=(a-2)/a・x であり、a=1のとき直線ABとOP'は平行である。 (2)直線PHの式はy= - a/(a-2)・x + a^2/(a-2) +(2-a)である。 この直線PHは点Pのとりかたによらず定点C(2,2)を通るから。点Hは円(    )上にある。点Hのx座標が最小になるときHの座標は(     )である。 わからないのは、(2)なのですが、直線OP'と直線PHが垂直であることと、C(2,2)が定点であることから、直角三角形をつくってその斜辺の中点が求める円の中心の座標だと言うことはわかるのですが、今、直角三角形をつくるとき2点C,Hが決まっているだけなので、もう一点は無数に考えられますよね?解答では点OCHという直角三角形を選んでいるのですが、なぜひとつに決めることができるのでしょうか?お願いします。

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回答No.3

●まず確認しておいて欲しいことは、 「直角三角形の直角頂点の軌跡は、円である」 というのは誤りであり、正しくは 「一定の線分を斜辺とする直角三角形の直角頂点の軌跡は、円である」 ということです。 これを念頭に置いて、以下を読んでください。 ●情報には役に立つものと役に立たないものがあります。 例として、原点Oを中心とする半径5の円Cを描いてみましょう。 この円C上の点を、点A(1,2)から眺めて距離を測ったとします。 例えば点P(5, 0)はC上の点ですが、 AP = √[(5 - 1)^2 + (0 - 2)^2] = √20です。 同じくC上の点Q(0, 5)を考えれば、 AQ = √[(0 - 1)^2 + (5 - 2)^2] = √10であり、 さらにC上の点R(3, 4)なら AR = √[(3 - 1)^2 + (4 - 2)^2] =√8 となります。 いま、図形Cの正体を知らない人が、 点Aからこの未知の図形を眺めて 「あるときは√20だけ離れており、あるときは√10だけ離れており、 またあるときは√8だけ離れており、……という条件を満たす点の集まり」 だと教えられたとしても、Cが円であることは分からないですね。 しかし、原点Oから眺めた人は 「5だけ離れたところにある点ばかりを集めた図形」 だと気付くので、「中心(0, 0)・半径5の円」と分かるわけです。 ご質問の状況もこれと似ています。 おっしゃる通り、直角三角形の3つめの頂点は 直線OP'上に無数にとることができます。 しかし、そのOP'自体がaによって変化するので、 何も考えずに直角三角形を作ってみても、 「あるときはこの線分を斜辺とする直角三角形の直角頂点であり、 またあるときは別の線分を斜辺とする直角三角形の直角頂点であり、……」 といった「役に立たない」情報になってしまいます。 ところが、OP'がどんなに動いても必ず含まれる点があります。 すなわちOです。これを常に第3の頂点ととることにすれば、 「OP'の動きにかかわらず、Hは常に 線分OCを斜辺とする直角三角形の直角頂点である」 という、「役に立つ」情報が得られます。

super_mario_
質問者

お礼

解答してもらってありがとうございました。ものすごくわかりやすくて読み終えた後は気持ちいいほどの爽快感でした!「原点Oを中心とする半径5の円C」の例も読んだ後はパッと視界が開けて理解の助けになりました。一読しただけでどんどん頭にスラーっと入ってきて感動しております。すばらしいお答えどうもありがとうございました。

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その他の回答 (2)

  • uyama33
  • ベストアンサー率30% (137/450)
回答No.2

Hp’ は原点を通ります。 原点とcを結ぶ線分を直径とする円の 円周角を考えます。  半円に対する円周角は90度です。 逆に角CHOが90度になるような点は この円周上にあることがいえます。  理由は面倒ですが 円周角は一定である の逆 角が一定の点の軌跡は円の一部(円の弧)になります。 これを使うのでしょう。

super_mario_
質問者

お礼

お返事どうもありがとうございます。参考にさせていただきます。

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  • Mell-Lily
  • ベストアンサー率27% (258/936)
回答No.1

図を書いてみてください。動点Hは、直線OP'と直線PHの交点です。直線OP'は定点Oを、直線PHは定点Cを、aの値によらずに通るので、定点は点Oと点Cです。すべてに共通の直角三角形は△OCHになります。

super_mario_
質問者

お礼

お返事どうもありがとうございました。 2個の直角があればどちらにも共通な3角形を選べばそれで良いのですが、 1個しか直角3角形がなかったら迷いますね。でも教えていただいたおかげで、その場合は直角を形成している交点と直角を形成する2本の直線上の定点を選べば良いのですね。どうもありがとうございました。

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