接線の式を導き性質を示す(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 接線の式を導き性質を示す(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
楕円 $\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1$ 上の点 $\mathrm{P}(x_0,\,y_0)$ における接線の方程式は
\[ \frac{x_0x}{a^2}+\frac{y_0y}{b^2}=1 \]
であることを,数学Ⅲの微分法を用いて証明せよ.
$y$ を $x$ の関数とみて,楕円の方程式の両辺を $x$ で微分すると
\[ \frac{2x}{a^2}+\frac{2y}{b^2}\cdot\frac{dy}{dx}=0 \]
(i) $y_0\neq 0$ のとき,点 $\mathrm{P}$ における接線の傾きは $\dfrac{dy}{dx}=-\dfrac{b^2x_0}{a^2y_0}$.よって接線は
\[ y-y_0=-\frac{b^2x_0}{a^2y_0}(x-x_0) \]
両辺に $\dfrac{y_0}{b^2}$ を掛けて整理すると
\[ \frac{x_0x}{a^2}+\frac{y_0y}{b^2}=\frac{x_0^2}{a^2}+\frac{y_0^2}{b^2}=1 \]
($\mathrm{P}$ は楕円上の点であることを用いた.)
(ii) $y_0=0$ のとき,$x_0=\pm a$ で,接線は $x=\pm a$.これは $\dfrac{x_0x}{a^2}=1$ と一致する.
よって,いずれの場合も接線は $\dfrac{x_0x}{a^2}+\dfrac{y_0y}{b^2}=1$ である. \hfill 終
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