点A(1, 5)から円 $x^2 + y^2 = 13$ に引いた接線の方程式を求める問題です。

幾何学接線点と直線の距離二次方程式
2025/7/10

1. 問題の内容

点A(1, 5)から円 x2+y2=13x^2 + y^2 = 13 に引いた接線の方程式を求める問題です。

2. 解き方の手順

(1) 接線の方程式を y=m(x1)+5y = m(x - 1) + 5 と仮定します。これは、傾きが mm で点A(1, 5)を通る直線を表しています。
(2) 円 x2+y2=13x^2 + y^2 = 13 と接線が接するための条件は、円の中心(原点)と接線の距離が円の半径 13\sqrt{13} に等しいことです。点と直線の距離の公式を使用します。
接線の方程式を一般形 mxym+5=0mx - y - m + 5 = 0 と書き換えます。
(3) 点と直線の距離の公式より、
m(0)(0)m+5m2+(1)2=13\frac{|m(0) - (0) - m + 5|}{\sqrt{m^2 + (-1)^2}} = \sqrt{13}
m+5m2+1=13\frac{|-m + 5|}{\sqrt{m^2 + 1}} = \sqrt{13}
両辺を2乗すると、
(m+5)2=13(m2+1)(-m + 5)^2 = 13(m^2 + 1)
m210m+25=13m2+13m^2 - 10m + 25 = 13m^2 + 13
12m2+10m12=012m^2 + 10m - 12 = 0
6m2+5m6=06m^2 + 5m - 6 = 0
(4) 上記の2次方程式を解きます。
(2m+3)(3m2)=0(2m + 3)(3m - 2) = 0
m=32,23m = -\frac{3}{2}, \frac{2}{3}
(5) それぞれの傾きに対応する接線の方程式を求めます。
m=32m = -\frac{3}{2} のとき、
y=32(x1)+5y = -\frac{3}{2}(x - 1) + 5
2y=3x+3+102y = -3x + 3 + 10
3x+2y13=03x + 2y - 13 = 0
m=23m = \frac{2}{3} のとき、
y=23(x1)+5y = \frac{2}{3}(x - 1) + 5
3y=2x2+153y = 2x - 2 + 15
2x3y+13=02x - 3y + 13 = 0

3. 最終的な答え

接線の方程式は 3x+2y13=03x + 2y - 13 = 02x3y+13=02x - 3y + 13 = 0 です。

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