円 $x^2 + y^2 = 3$ と直線 $y = -x + 7$ の位置関係(共有点の個数)を求める問題です。

幾何学直線位置関係距離交点
2025/5/4

1. 問題の内容

x2+y2=3x^2 + y^2 = 3 と直線 y=x+7y = -x + 7 の位置関係(共有点の個数)を求める問題です。

2. 解き方の手順

円と直線の位置関係は、円の中心と直線の距離 dd と、円の半径 rr を比較することで分かります。
* d<rd < r のとき、円と直線は2点で交わる。
* d=rd = r のとき、円と直線は接する(1点で交わる)。
* d>rd > r のとき、円と直線は交わらない。
まず、円 x2+y2=3x^2 + y^2 = 3 の中心と半径を求めます。
円の中心は原点 (0,0)(0, 0) であり、半径は r=3r = \sqrt{3} です。
次に、原点と直線 y=x+7y = -x + 7 の距離 dd を求めます。
直線の式を一般形 ax+by+c=0ax + by + c = 0 に変形すると、x+y7=0x + y - 7 = 0 となります。
(x0,y0)(x_0, y_0) と直線 ax+by+c=0ax + by + c = 0 の距離は、次の公式で計算できます。
d=ax0+by0+ca2+b2d = \frac{|ax_0 + by_0 + c|}{\sqrt{a^2 + b^2}}
この公式に、x0=0x_0 = 0, y0=0y_0 = 0, a=1a = 1, b=1b = 1, c=7c = -7 を代入すると、
d=10+10712+12=72=72=722d = \frac{|1 \cdot 0 + 1 \cdot 0 - 7|}{\sqrt{1^2 + 1^2}} = \frac{|-7|}{\sqrt{2}} = \frac{7}{\sqrt{2}} = \frac{7\sqrt{2}}{2}
ここで、21.414\sqrt{2} \approx 1.414 なので、 d7×1.41424.949d \approx \frac{7 \times 1.414}{2} \approx 4.949 となります。
また、r=31.732r = \sqrt{3} \approx 1.732 なので、d>rd > r が成り立ちます。

3. 最終的な答え

円と直線は交わらない

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