極方程式で表す点の軌跡(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 極方程式で表す点の軌跡(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
点 $\mathrm{P}$ が円 $r=2\cos\theta$ 上の極 $\mathrm{O}$ 以外の点を動くとき,半直線 $\mathrm{OP}$ 上に $\mathrm{PQ}=2$ となる点 $\mathrm{Q}$ を,$\mathrm{P}$ に関して極 $\mathrm{O}$ と反対側にとる.点 $\mathrm{Q}$ の軌跡を極方程式で表し,その概形をかけ.
円 $r=2\cos\theta$ 上の極以外の点は,$-\dfrac{\pi}{2}<\theta<\dfrac{\pi}{2}$ の範囲で $\mathrm{P}(2\cos\theta,\,\theta)$ と表せる.
$\mathrm{Q}$ は同じ半直線上にあり,$\mathrm{OQ}=\mathrm{OP}+\mathrm{PQ}=2\cos\theta+2$ であるから,$\mathrm{Q}(r,\,\theta)$ とすると
\[ r=2(1+\cos\theta)\qquad\left(-\frac{\pi}{2}<\theta<\frac{\pi}{2}\right) \]
これはカージオイド $r=2(1+\cos\theta)$ のうち,$-\dfrac{\pi}{2}<\theta<\dfrac{\pi}{2}$ の部分($x>0$ の部分)である.$\theta=0$ のとき $r=4$ で,$\theta\to\pm\dfrac{\pi}{2}$ のとき点 $(0,\,\pm 2)$ に近づく(この 2 点は含まない).
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