折れ線で進む点が近づく位置(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 折れ線で進む点が近づく位置(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
座標平面上で,点 P は原点 O から出発して,$x$ 軸の正の向きに $1$ 進み,次に $y$ 軸の正の向きに $\dfrac{1}{2}$ 進み,次に $x$ 軸の負の向きに $\dfrac{1}{4}$ 進む.このように,進む向きを左に $90^\circ$ ずつ変えながら,前回の $\dfrac{1}{2}$ の長さずつ進むことを限りなく続けるとき,点 P が近づいていく点の座標を求めよ.
P の $x$ 座標の変化は $1,\ -\dfrac{1}{4},\ \dfrac{1}{16},\ \cdots$ であるから,P が近づく点の $x$ 座標は,無限等比級数 $1-\dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{16}-\cdots$ の和である.これは初項 $1$,公比 $-\dfrac{1}{4}$ で,$\left|-\dfrac{1}{4}\right|<1$ であるから収束して
\[ x=\frac{1}{1-\left(-\dfrac{1}{4}\right)}=\frac{4}{5} \]
$y$ 座標の変化は $\dfrac{1}{2},\ -\dfrac{1}{8},\ \dfrac{1}{32},\ \cdots$ であるから,P が近づく点の $y$ 座標は,無限等比級数 $\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{8}+\dfrac{1}{32}-\cdots$ の和である.これは初項 $\dfrac{1}{2}$,公比 $-\dfrac{1}{4}$ で,$\left|-\dfrac{1}{4}\right|<1$ であるから収束して
\[ y=\frac{\dfrac{1}{2}}{1+\dfrac{1}{4}}=\frac{2}{5} \]
したがって,P が近づく点は $\left(\dfrac{4}{5},\,\dfrac{2}{5}\right)$
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