r²=a²cos2θ の曲線を調べる(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: r²=a²cos2θ の曲線を調べる(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
2 点 $\mathrm{A}(1,\,0)$,$\mathrm{B}(-1,\,0)$ に対し,$\mathrm{PA}\cdot\mathrm{PB}=1$ を満たす点 $\mathrm{P}$ の軌跡(レムニスケート)を極方程式で表せ.
$\mathrm{P}$ の極座標を $(r,\,\theta)$ とすると,余弦定理より
\[ \mathrm{PA}^2=r^2+1-2r\cos\theta,\qquad \mathrm{PB}^2=r^2+1+2r\cos\theta \]
$\mathrm{PA}^2\cdot\mathrm{PB}^2=1$ であるから
\[ (r^2+1)^2-4r^2\cos^2\theta=1 \quad\text{すなわち}\quad r^4+2r^2-4r^2\cos^2\theta=0 \]
$r^2(r^2+2-4\cos^2\theta)=0$.$r=0$(原点)も条件を満たし,$r\neq 0$ のとき $r^2=4\cos^2\theta-2=2\cos 2\theta$
原点は $r^2=2\cos 2\theta$ で $\theta=\dfrac{\pi}{4}$ とすれば得られるから,求める極方程式は
\[ r^2=2\cos 2\theta \]
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