直線 $x = -1$ に接し、点 $A(1, 0)$ を通る円の中心を $P(x, y)$ とするとき、点 $P$ の軌跡がどのような曲線になるかを求める問題です。

幾何学軌跡放物線座標平面
2025/7/3

1. 問題の内容

直線 x=1x = -1 に接し、点 A(1,0)A(1, 0) を通る円の中心を P(x,y)P(x, y) とするとき、点 PP の軌跡がどのような曲線になるかを求める問題です。

2. 解き方の手順

PP の半径を rr とします。円 PP は直線 x=1x = -1 に接するので、PPxx 座標と直線 x=1x = -1 の距離は rr に等しくなります。したがって、r=x(1)=x+1r = |x - (-1)| = |x + 1| となります。
また、円 PP は点 A(1,0)A(1, 0) を通るので、点 PP と点 AA の距離は半径 rr に等しくなります。点 PP と点 AA の距離は (x1)2+(y0)2=(x1)2+y2\sqrt{(x - 1)^2 + (y - 0)^2} = \sqrt{(x - 1)^2 + y^2} となります。
したがって、以下の等式が成り立ちます。
x+1=(x1)2+y2|x + 1| = \sqrt{(x - 1)^2 + y^2}
両辺を2乗すると、以下のようになります。
(x+1)2=(x1)2+y2(x + 1)^2 = (x - 1)^2 + y^2
x2+2x+1=x22x+1+y2x^2 + 2x + 1 = x^2 - 2x + 1 + y^2
4x=y24x = y^2
y2=4xy^2 = 4x
これは放物線の式です。

3. 最終的な答え

点Pの軌跡は放物線 y2=4xy^2 = 4x である。

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