2次曲線と直線が交わる線分の中点の軌跡【高校数学C・式と曲線】 - 質問解決D.B.(データベース)

2次曲線と直線が交わる線分の中点の軌跡【高校数学C・式と曲線】

問題文全文(内容文):
次の2次曲線と直線が異なる2点 $P$、$Q$ で交わるとき、線分 $PQ$ の中点 $R$ の軌跡を求めよ。

(1) 楕円 $x^{2}+4y^{2}=4$、直線 $y=x+k$

(2) 双曲線 $x^{2}-y^{2}=1$、傾き $2$ の直線
チャプター:

0:00 オープニング・問題紹介(2次曲線と直線の交点・中点の軌跡)
0:41 (1) 楕円と直線の連立・xの2次方程式の作成
1:27 (1) 異なる2点と交わる条件(判別式 D > 0 によるkの範囲決定)
2:22 (1) 解と係数の関係を用いた中点 R の座標表示
3:40 (1) kの消去と変域(xの範囲)の確認・軌跡の導出
5:46 (2) 双曲線と傾き2の直線(y = 2x + k)における中点の軌跡
7:03 エンディング

単元: #平面上の曲線#2次曲線#数学(高校生)#数C
教材: #4S数学#中高教材#4S数学CのB問題解説
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
次の2次曲線と直線が異なる2点 $P$、$Q$ で交わるとき、線分 $PQ$ の中点 $R$ の軌跡を求めよ。

(1) 楕円 $x^{2}+4y^{2}=4$、直線 $y=x+k$

(2) 双曲線 $x^{2}-y^{2}=1$、傾き $2$ の直線
投稿日:2026.09.24

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指導講師: JiroFukuda Math Channel
問題文全文(内容文):
座標平面上に円C$:x^2+y^2=4$と点$P(6,\ 0)$がある。円C上を点$A(2a,\ 2b)$が
動くとき、線分APの中点をMとし、線分APの垂直二等分線をlとする。
(1)点Mの軌跡の方程式を求め、その軌跡を図示せよ。
(2)直線lの方程式をa,\ bを用いて表せ。
(3)直線lが通過する領域を表す不等式を求め、その領域を図示せよ。

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指導講師: JiroFukuda Math Channel
問題文全文(内容文):
$a,\ h$を正の実数とする。座標平面において、原点Oからの距離が
直線$x=h$からの距離の$a$倍であるような点$P$の軌跡を考える。点$P$の座標を$(x,\ y)$とする
と、$x,\ y$は次の方程式を満たす。
$(1-\boxed{ア})\ x^2+2\ \boxed{イ}\ x+y^2=\boxed{ウ}...(1)$

$\boxed{ア},\ \boxed{イ},\ \boxed{ウ}$の解答群
$⓪a^2 ①h^2 ②a^3 ③a^2h ④ah^2$
$⑤h^3 ⑥b^4 ⑦a^2h^2 ⑧ah^3 ⑨h^4$

次に、座標平面の原点$O$を極、$x$軸の正の部分を始線とする極座標を考える。
点$P$の極座標を$(r\ \theta)$とする。$r \leqq h$を満たすとき、
点$P$の直交座標$(x,\ y)$を$a,\ h,\ θ$を用いて表すと

$(x,\ y)=(\frac{\boxed{エ}}{\boxed{オ}}\ \cos θ,\ \frac{\boxed{エ}}{\boxed{オ}}\ \sin θ)...(2) $
$\boxed{エ},\ \boxed{オ}$の解答群
$⓪h①ah②h^2③ah^2④1+a\cos θ$
$⑤1+a\sin θ ⑥a\cos θ-1⑦a\sin θ-1⑧1-a\cos θ ⑨1-a\sin θ$

(1)から、$a=\boxed{カ}$のとき、点$P$の軌跡は放物線$x=\boxed{キ}\ y^2+\boxed{ク}$となる。
この放物線とy軸で囲まれた図形の面積$S$は
$S=2\int_0^{\boxed{ケ}}xdy=2\int_0^{\boxed{ケ}}(\boxed{キ}\ y^2+\boxed{ク})dy=$
$\frac{\boxed{コ}}{\boxed{サ}}\ h^2$
である。したがって、(2)を利用すれば、置換積分法により次の等式が成り立つことが分かる。
$\int_0^{\frac{\pi}{2}}\frac{\cos θ}{(1+\cos θ)^2}dθ=\frac{\boxed{シ}}{\boxed{ス}}$

$\boxed{キ},\ \boxed{ク},\ \boxed{ケ}$の解答群
$⓪h ①2h ②\frac{h}{2} ③-\frac{h}{2} ④\frac{1}{h}$
$⑤-\frac{1}{h} ⑥\frac{1}{2h} ⑦-\frac{1}{2h} ⑧h^2 ⑨-h^2$

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問題文全文(内容文):
${\large\boxed{6}}$直線$x+y=1$に接する楕円$\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1(a \gt 0,\ b \gt 0)$がある。
このとき、$b^2=\boxed{\ \ ア\ \ }\ a^2+\boxed{\ \ イ\ \ }$である。
この楕円を直線$y=b$のまわりに1回転してできる立体の体積は、
$a=\frac{\sqrt{\boxed{\ \ ウ\ \ }}}{\boxed{\ \ エ\ \ }}$のとき、
最大値$\frac{\boxed{\ \ オ\ \ }\sqrt{\boxed{\ \ カ\ \ }}}{\boxed{\ \ キ\ \ }}\pi^2$をとる。

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