与えられた各円の方程式から、円の中心の座標と半径を求める問題です。円の方程式は一般に $(x-a)^2 + (y-b)^2 = r^2$ の形で表され、ここで $(a, b)$ が円の中心の座標、$r$ が半径です。

幾何学円の方程式平方完成座標
2025/8/13
はい、承知いたしました。円の方程式の質問ですね。

1. 問題の内容

与えられた各円の方程式から、円の中心の座標と半径を求める問題です。円の方程式は一般に (xa)2+(yb)2=r2(x-a)^2 + (y-b)^2 = r^2 の形で表され、ここで (a,b)(a, b) が円の中心の座標、rr が半径です。

2. 解き方の手順

各方程式を (xa)2+(yb)2=r2(x-a)^2 + (y-b)^2 = r^2 の形に変形するために、平方完成を利用します。平方完成とは、x2+pxx^2 + px(x+p/2)2(p/2)2(x + p/2)^2 - (p/2)^2 の形に変形することです。yについても同様に行います。
以下に、各問題の解き方を示します。
(1) x2+y2+2x=0x^2 + y^2 + 2x = 0
x2+2x+y2=0x^2 + 2x + y^2 = 0
(x+1)21+y2=0(x + 1)^2 - 1 + y^2 = 0
(x+1)2+y2=1(x + 1)^2 + y^2 = 1
中心: (1,0)(-1, 0), 半径: 11
(2) x2+y26y=0x^2 + y^2 - 6y = 0
x2+y26y=0x^2 + y^2 - 6y = 0
x2+(y3)29=0x^2 + (y - 3)^2 - 9 = 0
x2+(y3)2=9x^2 + (y - 3)^2 = 9
中心: (0,3)(0, 3), 半径: 33
(3) x2+y24x6y3=0x^2 + y^2 - 4x - 6y - 3 = 0
x24x+y26y=3x^2 - 4x + y^2 - 6y = 3
(x2)24+(y3)29=3(x - 2)^2 - 4 + (y - 3)^2 - 9 = 3
(x2)2+(y3)2=16(x - 2)^2 + (y - 3)^2 = 16
中心: (2,3)(2, 3), 半径: 44
(4) x2+y2+2x4y4=0x^2 + y^2 + 2x - 4y - 4 = 0
x2+2x+y24y=4x^2 + 2x + y^2 - 4y = 4
(x+1)21+(y2)24=4(x + 1)^2 - 1 + (y - 2)^2 - 4 = 4
(x+1)2+(y2)2=9(x + 1)^2 + (y - 2)^2 = 9
中心: (1,2)(-1, 2), 半径: 33
(5) x2+y2+8x+2y8=0x^2 + y^2 + 8x + 2y - 8 = 0
x2+8x+y2+2y=8x^2 + 8x + y^2 + 2y = 8
(x+4)216+(y+1)21=8(x + 4)^2 - 16 + (y + 1)^2 - 1 = 8
(x+4)2+(y+1)2=25(x + 4)^2 + (y + 1)^2 = 25
中心: (4,1)(-4, -1), 半径: 55
(6) x2+y2+10x+6y1=0x^2 + y^2 + 10x + 6y - 1 = 0
x2+10x+y2+6y=1x^2 + 10x + y^2 + 6y = 1
(x+5)225+(y+3)29=1(x + 5)^2 - 25 + (y + 3)^2 - 9 = 1
(x+5)2+(y+3)2=35(x + 5)^2 + (y + 3)^2 = 35
中心: (5,3)(-5, -3), 半径: 35\sqrt{35}
(7) x2+y23x+2y+1=0x^2 + y^2 - 3x + 2y + 1 = 0
x23x+y2+2y=1x^2 - 3x + y^2 + 2y = -1
(x32)294+(y+1)21=1(x - \frac{3}{2})^2 - \frac{9}{4} + (y + 1)^2 - 1 = -1
(x32)2+(y+1)2=94(x - \frac{3}{2})^2 + (y + 1)^2 = \frac{9}{4}
中心: (32,1)(\frac{3}{2}, -1), 半径: 32\frac{3}{2}
(8) x2+y2x+3y+2=0x^2 + y^2 - x + 3y + 2 = 0
x2x+y2+3y=2x^2 - x + y^2 + 3y = -2
(x12)214+(y+32)294=2(x - \frac{1}{2})^2 - \frac{1}{4} + (y + \frac{3}{2})^2 - \frac{9}{4} = -2
(x12)2+(y+32)2=14+942=10484=24=12(x - \frac{1}{2})^2 + (y + \frac{3}{2})^2 = \frac{1}{4} + \frac{9}{4} - 2 = \frac{10}{4} - \frac{8}{4} = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}
中心: (12,32)(\frac{1}{2}, -\frac{3}{2}), 半径: 12=22\frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2}

3. 最終的な答え

(1) 中心: (1,0)(-1, 0), 半径: 11
(2) 中心: (0,3)(0, 3), 半径: 33
(3) 中心: (2,3)(2, 3), 半径: 44
(4) 中心: (1,2)(-1, 2), 半径: 33
(5) 中心: (4,1)(-4, -1), 半径: 55
(6) 中心: (5,3)(-5, -3), 半径: 35\sqrt{35}
(7) 中心: (32,1)(\frac{3}{2}, -1), 半径: 32\frac{3}{2}
(8) 中心: (12,32)(\frac{1}{2}, -\frac{3}{2}), 半径: 22\frac{\sqrt{2}}{2}

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