折れ線で進む点が近づく位置(B)
★☆☆☆☆☆☆(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(A) (★☆☆☆☆☆☆(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 $y$ 軸の負の向きに $\dfrac{2}{3}$ 進み,次に $x$ 軸の負の向きに $\left(\dfrac{2}{3}\right)^2$ 進む.このように,進む向きを右に $90^\circ$ ずつ変えながら,前回の $\dfrac{2}{3}$ 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.
$r=\dfrac{2}{3}$ とおく.進む長さは $1,\ r,\ r^2,\ r^3,\ \cdots$ で,向きは $x$ 軸正,$y$ 軸負,$x$ 軸負,$y$ 軸正,$\cdots$ の順にくり返す.
$x$ 座標:$1-r^2+r^4-\cdots$ は初項 $1$,公比 $-r^2=-\dfrac{4}{9}$ の無限等比級数であり,$\left|-\dfrac{4}{9}\right|<1$ であるから収束して
\[ x=\frac{1}{1+\dfrac{4}{9}}=\frac{9}{13} \]
$y$ 座標:$-r+r^3-r^5+\cdots$ は初項 $-\dfrac{2}{3}$,公比 $-\dfrac{4}{9}$ の無限等比級数であり,$\left|-\dfrac{4}{9}\right|<1$ であるから収束して
\[ y=\frac{-\dfrac{2}{3}}{1+\dfrac{4}{9}}=-\frac{6}{13} \]
したがって,P が近づく点は $\left(\dfrac{9}{13},\,-\dfrac{6}{13}\right)$
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