3点 $A(-2, 1)$, $B(1, 4)$, $C(0, 5)$ を頂点とする三角形ABCの外接円の中心(外心)の座標と外接円の半径を求める問題です。

幾何学外心外接円座標平面三角形
2025/6/15

1. 問題の内容

3点 A(2,1)A(-2, 1), B(1,4)B(1, 4), C(0,5)C(0, 5) を頂点とする三角形ABCの外接円の中心(外心)の座標と外接円の半径を求める問題です。

2. 解き方の手順

外心の座標を (x,y)(x, y) とします。外心は三角形の各頂点からの距離が等しいので、
AP=BP=CPAP = BP = CP が成り立ちます。ここで、APAP, BPBP, CPCP はそれぞれ外心から各頂点までの距離を表します。
まず、AP2=BP2AP^2 = BP^2BP2=CP2BP^2 = CP^2 を用いて、xxyyに関する連立方程式を立てます。
AP2=(x(2))2+(y1)2=(x+2)2+(y1)2=x2+4x+4+y22y+1=x2+y2+4x2y+5AP^2 = (x - (-2))^2 + (y - 1)^2 = (x+2)^2 + (y-1)^2 = x^2 + 4x + 4 + y^2 - 2y + 1 = x^2 + y^2 + 4x - 2y + 5
BP2=(x1)2+(y4)2=x22x+1+y28y+16=x2+y22x8y+17BP^2 = (x - 1)^2 + (y - 4)^2 = x^2 - 2x + 1 + y^2 - 8y + 16 = x^2 + y^2 - 2x - 8y + 17
CP2=(x0)2+(y5)2=x2+y210y+25CP^2 = (x - 0)^2 + (y - 5)^2 = x^2 + y^2 - 10y + 25
AP2=BP2AP^2 = BP^2 より、
x2+y2+4x2y+5=x2+y22x8y+17x^2 + y^2 + 4x - 2y + 5 = x^2 + y^2 - 2x - 8y + 17
6x+6y=126x + 6y = 12
x+y=2x + y = 2 …(1)
BP2=CP2BP^2 = CP^2 より、
x2+y22x8y+17=x2+y210y+25x^2 + y^2 - 2x - 8y + 17 = x^2 + y^2 - 10y + 25
2x+2y=8-2x + 2y = 8
x+y=4-x + y = 4 …(2)
(1)と(2)の連立方程式を解きます。
(1) + (2)より、
2y=62y = 6
y=3y = 3
(1)に代入して、x+3=2x + 3 = 2
x=1x = -1
したがって、外心の座標は (1,3)(-1, 3) です。
次に、外接円の半径 RR を求めます。外心から各頂点までの距離は等しいので、R=AP=BP=CPR = AP = BP = CP です。
R2=AP2=(1+2)2+(31)2=12+22=1+4=5R^2 = AP^2 = (-1+2)^2 + (3-1)^2 = 1^2 + 2^2 = 1 + 4 = 5
R=5R = \sqrt{5}

3. 最終的な答え

外心の座標:(1,3)(-1, 3)
外接円の半径:5\sqrt{5}

「幾何学」の関連問題

AB = AC = 8, BC = 4 の二等辺三角形 ABC が円 P に外接している。網掛け部分の面積を求める問題。

図形三角形面積内接円ピタゴラスの定理
2025/6/15

座標平面上に3点A(-3, -1), B(2, -3), C(4, 1)がある。点Dはy軸上にあり、直線ADは直線BCと平行である。点Eは線分ACを3:4に内分する。 (1) 点Dの座標を求める。 (...

ベクトル座標平面内積面積線分の内分直線の方程式
2025/6/15

点A(-1, 0)からの距離と点B(3, 0)からの距離の比が1:3である点Pの軌跡を求める。

軌跡座標平面
2025/6/15

点A(-1, 0)からの距離と点B(3, 0)からの距離の比が1:3である点Pの軌跡を求める問題です。

軌跡距離
2025/6/15

(1) 空間内の直線 $l: x-a = \frac{y+1}{b} = \frac{z-2}{3}$ が平面 $\alpha: x-2y+z-1=0$ に含まれるとき、実数 $a, b$ の値を求め...

空間ベクトル直線平面方程式外積
2025/6/15

点A, Bが与えられたときに、与えられた条件を満たす点Pの軌跡を求めます。 (1) A(2, 0), B(0, -6) に対して, $AP = BP$ を満たす点P (2) A(-3, 0), B(3...

軌跡座標平面距離
2025/6/15

$AB = AC = 8$, $BC = 4$ の二等辺三角形 $ABC$ が円 $P$ に外接しているとき、三角形 $ABC$ の内部で円 $P$ の外部にある領域(網掛け部分)の面積を求める問題で...

三角形面積内接円三平方の定理
2025/6/15

点A(-1, 0)からの距離と、点B(3, 0)からの距離の比が1:3である点Pの軌跡を求めます。

軌跡距離座標平面
2025/6/15

2つの円 $x^2 + y^2 = r^2$ と $x^2 + y^2 - 6x + 4y + 4 = 0$ が異なる2つの共有点を持つとき、定数 $r$ の値の範囲を求めよ。ただし、$r > 0$ ...

共有点距離不等式
2025/6/15

円 $(x-1)^2 + (y-2)^2 = 25$ 上の点 $P(4,6)$ における接線の方程式を求める問題です。

接線方程式傾き
2025/6/15