2020年12月14日 2021年1月27日 どうも!受験コーチSHUです。 「ベクトル方程式がマジで意味わからない」 って人、かなり多いと思います。 授業で、「\( \overrightarrow{OP} = \overrightarrow{OA} + t \overrightarrow{u} \) が直線のベクトル方程式で~」なんて最初に聞いた時は、頭に?? ?しか浮かばなかったかもしれません。 僕も初めて習ったときは何やってるのか分かりませんでした。 ですが、きちんと数式を理解し、その意味が分かればベクトル方程式は特別視するようなムズカシイものではなく、めっちゃ使えるツールになります。ベクトルを上手く使えるようになれば、入試問題の解法の幅はかなり広がり、数学でしっかり点が取れる可能性も高まります。 この記事では、 「ベクトル方程式意味わからん!」 から 「めっちゃ使えるやんこれ!」 になるように、基本から応用まで解説していこうと思います。 ベクトル方程式とは?
あります。 例のkを用いた恒等式を利用する方法です。 例のk?
円の方程式について理解が深まりましたか? どの公式もとても重要なので、すべて関連付けて覚えておきましょう!
前回の記事までで,$xy$平面上の点や直線に関する性質について説明しました. 「円」は「中心の位置」と「半径」が分かれば描くことができます. これは,コンパスで円を書くことをイメージすれば分かりやすいでしょう. 一般に,$xy$平面上の中心$(x_1, y_1)$,半径$r$の「円の方程式」は と表されます.この記事では,$xy$平面上の「円」について説明します. 円の定義と特徴付け 「円の方程式」を考える前に,「円」の定義と特徴付けを最初に確認しておきます. 円の定義 「円」の定義は次の通りです. $r>0$とする.平面上の図形Cが 円 であるとは,ある1点OとC上の全ての点との距離が$r$であることをいう.また,この点Oを円Cの 中心 といい,$r$を 半径 という. 平たく言えば,「ある1点からの距離が等しい点を集めたもの」を円と言うわけですね. 円の特徴付け コンパスで円を描くときは コンパスを広げる 紙に針を刺す という手順を踏んでから線を引きますね.これはそれぞれ 「半径」を決める 「中心」を決める ということに対応しています. 山と数学、そして英語。:高校数Ⅱ「図形と方程式」。円の方程式。２円の交点を通る円。. つまり,「円は『中心』と『半径』によって特徴付けられる」ということになります. よって,「どんな円ですか?」と聞かれたときには, 中心 半径 を答えれば良いわけですね. 円を考えるとき,中心と半径が分かれば,その円がどのような円であるが分かる. 円の方程式 $xy$平面上の[円の方程式]には 平方完成型 展開型 の2種類があります. 「平方完成型」の円の方程式 まずは「平方完成型 」の円の方程式から説明します. [円の方程式] $a$, $b$は実数,$r$は正の数とする.$xy$平面上の中心$(a, b)$,半径$r$の円の方程式は と表される.逆に,式$(*)$で表される$xy$平面上の図形は,中心$(a, b)$,半径$r$の円を表す. ベースとなる考え方は2点間の距離です. $xy$平面上の中心$(a, b)$,半径$r$の円を考えます. 円の定義から,半径が$r$であることは,円周上の点$(x, y)$と中心$(a, b)$の距離が$r$ということなので, となります. 両辺とも常に正なので,2乗しても同値で が得られました. 逆に,今度は式$(*)$が表す$xy$平面上のグラフを考え,グラフ上の点を$(x, y)$とすると,今の議論を逆に辿って点$(x, y)$が 中心$(a, b)$ 半径 r 上に存在することが分かります.
1つ目 ①-②はしているので、おそらく②-③のことだと思って話を進めます。 ②-③をしても答えは求められます。ただめんどくさいだけだと思います。 2つ目 ④の4ℓ=0からℓ=0だと分かります このℓ=0を⑤に代入するとmが出ます
( ★) は,確かに外接円を表しています. 1)式の形から,円,直線,または,1点,または,∅ 2)z=α,β,γのとき ( ★) が成立 の2つから分かります. 2)から,1)は円に決まり,3点を通る円は外接円しかないので, ( ★) は外接円を表す式であるしかありません! さて,どうやって作ったか,少し説明してみます. まず,ベクトルと 複素数 の対比から. ベクトルでは,図形的な量は 内積 を使って捉えます. 内積 は 余弦 定理が元になっているので,そこで考える角度には「向き」がありません. 角度も長さも面積も,すべて 内積 で捉えられるのが良いところ. 一方, 複素数 では,絶対値と 偏角 で捉えていきます. 2つを分断して捉えることになるから,細かく見ることが可能と言えます. 三点を通る円の方程式 エクセル. 角度に「向き」を付けることができたり. また,それらを統一するときには,共役 複素数 を利用することができます. (a+bi)*(c-di) =(ac+bd) + (bc-ad)i という計算をすると,実部が 内積 で虚部が符号付面積になります. {z * (wの共役)+(zの共役) * w}/2 |z * (wの共役)-(zの共役) * w}/2 が順に 内積 と面積(平行四辺形の)になります. ( ★) は共役 複素数 が入った形になっているので,この辺りが作成の鍵になるはずです. ここからが本題です. 4点が同一円周上にある条件には,円周角が等しい,があります. 3点A,B,Cを通る円周上に点Pがある条件は Aを含む弧BC上 … ∠BAC=∠BPC(向きも等しい) Aを含まない弧上 … ∠BAC+∠CPB=±180°(向きも込めて) 前者は ∠BAC+∠CPB=0°(向きも込めて) と言えるから,まとめることができます. 複素数 で角を表示すると,向きを込めたことになるという「高校数学」のローカルルールがありますから, ∠βαγ+∠γzβ=180°×(整数) ……💛 となることが条件になります. ∠βαγ=arg{(γ-α)/(β-α)} ∠γzβ=arg{(β-z)/(γ-z)} であり, ∠βαγ+∠γzβ=arg{{(γ-α)/(β-α)}*{(β-z)/(γ-z)}} となります. だから,💛は {(γ-α)/(β-α)}*{(β-z)/(γ-z)}が実数 と言い換えられます.
よって,この方程式を満たす$(x, y)$は存在しないので,この方程式が表すグラフは存在しません. そもそも$x$, $y$の方程式のグラフとは,その方程式をみたす点$(x, y)$の集合のことなのでした. なので,(3)のように1つの組$(x, y)$に対してのみ方程式を満たさないのであれば1点のみのグラフとなりますし,(4)のようにどんな組$(x, y)$に対しても方程式を満たさないのであればグラフは存在しません. このように,方程式 は必ずしも円とはなり得ないことを注意しておきましょう. $x$, $y$の方程式$x^2+Ax+y^2+By+C=0$は円を表しうる.その際,平方完成することによって,中心,半径が分かる. 補足 では,$x$, $y$の方程式 がどういうときにどのようなグラフになるのかをまとめておきましょう. $x$, $y$の方程式$x^2+Ax+y^2+By+C=0$は $A^2+B^2-4C>0$のとき,円のグラフをもつ $A^2+B^2-4C=0$のとき,一点のみからなるグラフをもつ $A^2+B^2-4C<0$のとき,グラフをもたない となるので,右辺 の正負によって,(上で見た問題と同様に)グラフが本質的に変化しますね.よって, まとめ このように,円は 「平方完成型」の方程式 「展開型」の方程式 のどちらでも表すことができます. 山と数学、そして英語。:高校数Ⅱ「図形と方程式」。円の方程式。その２。. 円の直径,半径が分かっている場合はそのまま式にできる「平方完成型」が便利で,そうでないときは「展開型」が便利なことが多いです. 結局,どちらの式でも同じですから,どちらの式を使うかは使いやすい方を選ぶと良いでしょう. さて,$xy$平面上の円と直線を考えたとき,これらの共有点の個数は0〜2個のいずれかです. 次の記事では,この円と直線の共有点の個数を求める2つの考え方を整理します.
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