OP·OQ=一定 の点 Q の軌跡(極座標)(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: OP·OQ=一定 の点 Q の軌跡(極座標)(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
点 $\mathrm{P}$ が直線 $x=1$ 上を動くとき,半直線 $\mathrm{OP}$ 上に $\mathrm{OP}\cdot\mathrm{OQ}=1$ を満たす点 $\mathrm{Q}$ をとる.点 $\mathrm{Q}$ の軌跡を求めよ.ただし $\mathrm{O}$ は原点とする.
$\mathrm{P}$ は直線 $x=1$ 上にあるから,半直線 $\mathrm{OP}$ が $x$ 軸の正の向きとなす角を $\theta$ とすると $-\dfrac{\pi}{2}<\theta<\dfrac{\pi}{2}$ で,$\mathrm{OP}=\dfrac{1}{\cos\theta}$ である.
$\mathrm{Q}$ は同じ半直線上にあり,$\mathrm{OQ}=\dfrac{1}{\mathrm{OP}}=\cos\theta$ であるから
\[ \mathrm{Q}(\cos\theta\cdot\cos\theta,\ \cos\theta\cdot\sin\theta)=\left(\frac{1+\cos 2\theta}{2},\ \frac{\sin 2\theta}{2}\right) \]
$x-\dfrac{1}{2}=\dfrac{\cos 2\theta}{2}$,$y=\dfrac{\sin 2\theta}{2}$ より
\[ \left(x-\frac{1}{2}\right)^2+y^2=\frac{1}{4} \]
$-\pi<2\theta<\pi$ より,点 $(0,\,0)$($2\theta=\pi$ に対応)だけは現れない.
よって求める軌跡は,円 $\left(x-\dfrac{1}{2}\right)^2+y^2=\dfrac{1}{4}$ から原点を除いたもの
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