2本の接線が直交する点の軌跡(B)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 2本の接線が直交する点の軌跡(A) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
円 $x^2+y^2=1$ の外部の点 P から,この円に引いた 2 本の接線が直交するような点 P の軌跡を求めよ.
P から円に引いた 2 本の接線の接点を A,B,円の中心を O とする.
$\angle\mathrm{OAP}=\angle\mathrm{OBP}=90^\circ$ であるから,$\angle\mathrm{APB}=90^\circ$ のとき,四角形 OAPB は 4 つの角がすべて直角で,さらに $\mathrm{OA}=\mathrm{OB}=1$ であるから正方形である(下図).よって
\[ \mathrm{OP}=\sqrt{2}\,\mathrm{OA}=\sqrt{2} \]
逆に,$\mathrm{OP}=\sqrt{2}$ のとき,$\mathrm{AP}=\sqrt{\mathrm{OP}^2-\mathrm{OA}^2}=1$ となり,$\triangle$OAP は直角二等辺三角形で $\angle\mathrm{APO}=45^\circ$.同様に $\angle\mathrm{BPO}=45^\circ$ であるから $\angle\mathrm{APB}=90^\circ$.
よって,求める軌跡は円 $x^2+y^2=2$.
(別解:P$(p,\ q)$ を通る直線 $y-q=m(x-p)$ が円に接する条件 $\dfrac{|q-mp|}{\sqrt{m^2+1}}=1$ から $(p^2-1)m^2-2pqm+q^2-1=0$.2 本の接線の傾きの積 $\dfrac{q^2-1}{p^2-1}=-1$ より $p^2+q^2=2$.$p=\pm 1$ のときも,$y$ 軸に平行な接線を含めて同じ結論になる.)
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