直線 $2x - y - 1 = 0$ に関して、点 $A(0, 4)$ と対称な点 $B$ の座標を求める問題です。

幾何学座標平面対称点直線垂直中点
2025/8/16

1. 問題の内容

直線 2xy1=02x - y - 1 = 0 に関して、点 A(0,4)A(0, 4) と対称な点 BB の座標を求める問題です。

2. 解き方の手順

BB の座標を (s,t)(s, t) とします。
まず、線分 ABAB の中点 MM は、直線 2xy1=02x - y - 1 = 0 上にあります。
MM の座標は (0+s2,4+t2)=(s2,4+t2)(\frac{0 + s}{2}, \frac{4 + t}{2}) = (\frac{s}{2}, \frac{4 + t}{2}) です。
この点が直線 2xy1=02x - y - 1 = 0 上にあるので、次の式が成り立ちます。
2s24+t21=02 \cdot \frac{s}{2} - \frac{4 + t}{2} - 1 = 0
s4+t21=0s - \frac{4 + t}{2} - 1 = 0
2s(4+t)2=02s - (4 + t) - 2 = 0
2st6=02s - t - 6 = 0
次に、直線 ABAB は直線 2xy1=02x - y - 1 = 0 と垂直です。
直線 2xy1=02x - y - 1 = 0 の傾きは 22 です。
直線 ABAB の傾きは t4s0=t4s\frac{t - 4}{s - 0} = \frac{t - 4}{s} です。
垂直な直線の傾きの積は 1-1 なので、次の式が成り立ちます。
2t4s=12 \cdot \frac{t - 4}{s} = -1
2(t4)=s2(t - 4) = -s
2t8=s2t - 8 = -s
s=2t+8s = -2t + 8
これで2つの式ができました。
2st6=02s - t - 6 = 0
s=2t+8s = -2t + 8
ss を消去するために、2番目の式を1番目の式に代入します。
2(2t+8)t6=02(-2t + 8) - t - 6 = 0
4t+16t6=0-4t + 16 - t - 6 = 0
5t+10=0-5t + 10 = 0
5t=105t = 10
t=2t = 2
t=2t = 2s=2t+8s = -2t + 8 に代入します。
s=2(2)+8s = -2(2) + 8
s=4+8s = -4 + 8
s=4s = 4
よって、点 BB の座標は (4,2)(4, 2) です。

3. 最終的な答え

(4,2)(4, 2)

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