
今日の板書はこれ!
■ 連動点の軌跡(ある動点Qに連動する点Pの軌跡)
- [1] 途中の動点Qと、軌跡上の動点Pを文字でおく
- [2] 点P、Qが満たすべき条件式をすべて列挙する
- [3] 不要な文字を消去し、P(x, y) の関係式を導く
点 \(\mathrm{Q}\) が円 \(x^2+y^2=4\) 上を動くとき、点 \(\mathrm{A}(4,\ 0)\) と点 \(\mathrm{Q}\) を結ぶ線分 \(\mathrm{AQ}\) の中点 \(\mathrm{P}\) の軌跡を求めよ。
▼ 解答
\(\mathrm{P}(x,\ y),\ \mathrm{Q}(s,\ t)\) とおく。点 \(\mathrm{Q}\) は \(x^2+y^2=4\) 上にあるから \(s^2+t^2=4\) …①
また、点 \(\mathrm{P}\) は線分 \(\mathrm{AQ}\) の中点であるから \(x=\frac{s+4}{2},\ y=\frac{t+0}{2}\)
よって \(s=2x-4,\ t=2y\)
これを①に代入すると \((2x-4)^2+(2y)^2=4\) より \((x-2)^2+y^2=1^2\) …②
ゆえに、条件を満たす点 \(\mathrm{P}\) は②上にある。逆に、②上のすべての点は条件を満たす。
よって求める軌跡は中心 \((2,\ 0)\)、半径 \(1\) の円である。

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連動して動く点の軌跡
ある点 \(\mathrm{Q}\) が図形の上を動き、それにつられて別の点 \(\mathrm{P}\) が動くことがあります。
このような点 \(\mathrm{P}\) の軌跡を求める問題では、2つの点を区別して文字でおくのがポイントです。
- まず、途中の動点Q を \((s,\ t)\) とおく
- 次に、軌跡上の動点P を \((x,\ y)\) とおく
- 最後に、不要な文字 s, t を消去して、x と y の関係式を導く
最終的に知りたいのは \(\mathrm{P}\) の \(x,\ y\) の関係なので、途中で使った \(s,\ t\) は消してしまいます。
そのために、「\(s,\ t\) を \(x,\ y\) で表して、\(\mathrm{Q}\) の条件式に代入する」という手順をとります。

Q の条件式に、s と t を x と y で表して代入する。これが連動点の軌跡の定番の流れだよ!
円上を動く点と結ぶ線分の中点の軌跡
点 \(\mathrm{Q}\) が円 \(x^2+y^2=4\) 上を動くとき、点 \(\mathrm{A}(4,\ 0)\) と点 \(\mathrm{Q}\) を結ぶ線分 \(\mathrm{AQ}\) の中点 \(\mathrm{P}\) の軌跡を求めよ。

点Pを \({\color{#E9548E}{(x,\ y)}}\)、点Qを \({\color{#45A3DA}{(s,\ t)}}\) とおきます。
まず、点 \(\mathrm{Q}\) は円 \(x^2+y^2=4\) 上にあるので、次の式が成り立ちます。
\(s^2+t^2=4\) …①
次に、点 \(\mathrm{P}\) は線分 \(\mathrm{AQ}\) の中点なので、中点の公式から \(x=\frac{s+4}{2},\ y=\frac{t}{2}\) です。
これを \(s,\ t\) について解きます。
\(s=2x-4,\ t=2y\)
これを①に代入して、s, t を消去します。
\((2x-4)^2+(2y)^2=4\) より \((x-2)^2+y^2=1^2\) …②
条件を満たす点 \(\mathrm{P}\) は円②上にあります。
逆に、②上のすべての点は条件を満たすので、求める軌跡は次のようになります。
中心 \((2,\ 0)\)、半径 \(1\) の円

Q が半径2の円を動くと、中点 P は半径1の円を動くんだね!
練習問題
点 \(\mathrm{Q}\) が直線 \(y=x+2\) 上を動くとき、点 \(\mathrm{A}(1,\ 6)\) と点 \(\mathrm{Q}\) を結ぶ線分 \(\mathrm{AQ}\) を \(2:1\) に内分する点 \(\mathrm{P}\) の軌跡を求めよ。
答えを見る
\(\mathrm{P}(x,\ y),\ \mathrm{Q}(s,\ t)\) とおく。点 \(\mathrm{Q}\) は直線上にあるから \(t=s+2\) …①
点 \(\mathrm{P}\) は線分 \(\mathrm{AQ}\) を \(2:1\) に内分するから \(x=\frac{1+2s}{3},\ y=\frac{6+2t}{3}\)
よって \(s=\frac{3x-1}{2},\ t=\frac{3y-6}{2}\)
これを①に代入すると \(\frac{3y-6}{2}=\frac{3x-1}{2}+2\) より \(y=x+3\) …②
逆に、②上のすべての点は条件を満たす。よって求める軌跡は 直線 \(y=x+3\)
まとめ:連動点の軌跡

さて、今回のまとめだよ!
■ 連動点の軌跡(ある動点Qに連動する点Pの軌跡)
- [1] 途中の動点Qと、軌跡上の動点Pを文字でおく
- [2] 点P、Qが満たすべき条件式をすべて列挙する
- [3] 不要な文字を消去し、P(x, y) の関係式を導く

また一つ賢くなった!

一人だと続かない人は、こんな方法もあるよ!





