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数Ⅱ 図形と方程式 線分の内分点の軌跡

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6/19 11:44
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Naoki

高2 埼玉県 島根大学総合理工学部(49)志望

点Qが直線y=x+2上を動くとき、点A(1.6)と点Qを結ぶ線分AQを2:1に内分する点Pの軌跡を求めよ の答えが直線y=x+3になる理由がわからないです。 解き方を教えて下さい。

回答

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たけなわ

北海道大学法学部

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実数qを用いて点Qの座標を表すと、点Q2が直線y=x+2上にあることから、Q(q, q+2)となります。これと点A(1, 6)を結ぶ直線を2:1に内分する点がPなので、内分点の公式により、その座標はP((2q+1)/3, (2q+10)/3)となります。このとき、点Pのx座標とy座標の関係を式で表すと、x=(2q+1)/3、y=(2q+10)/3=(2q+1)/3+9/3であることから、y=x+3となります。よって、求める点Pの軌跡は直線であり、その方程式はy=x+3であると求められます。記述の際は、このあとに「逆に、点Pが直線y=x+3にある時 とき…」といった感じで、求めた答えがちゃんと必要十分となるように逆からの検証を補充する必要があった気がしますが、そういった細かい記述の要素については流石に覚えていないので、ご自身で教科書等を参照してください。数式が見づらかったら申し訳ありません。
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たけなわ

北海道大学法学部

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コメント(4)

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たけなわ
6/19 11:46
訂正 1行目「点Q2」→「点Q」 11行目「時 とき…」→「とき…」
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たけなわ
6/19 12:19
因みに補論ですが、今、qの条件は実数とだけしか設定していないので、qはすべての実数値をとりうることになります。上の回答では、そのような、全ての実数値をとりうるqに対し、点Pにおいたy=x+3の関係式が成り立つということを言っているわけです。すなわち、点Qは直線y=x+2上の全ての点をとりうる点であり、かつ、直線y=x+2上のどこに点Qがあっても、点Pにおいて必ずy=x+3の関係式が成り立つということになるので、どんな点Pでも必ず直線y=x+3上にあることになるということです。問題の条件が複雑になればなるほど、求める軌跡にも条件が複雑に追加されていきます。今回の問題では、至ってシンプルな条件設定だったので、答えとなる軌跡も、簡単なもので済みました。
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Naoki
6/19 14:19
ありがとうございます!
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たけなわ
6/19 18:10
https://hiraocafe.com/note/kiseki.html https://todai-counseling.com/?p=1814 上の2つは、軌跡の問題についてわかりやすく解説されているWebページです。宜しければ是非ご参考に。

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センター数学
センター試験の集合は、実数の集合を扱うことが多いため、数直線上に図示するのが有効なことが多いです。 目盛の間隔を正確に図示する必要はなく、それぞれの端の大小と、黒丸白丸があっているかが重要です。(黒丸の場合はその点を含む、白丸の時はその点を含まないことを表します。不等号に=が入っているかどうかの違いとも言えます。) 例えば、 p: x>1 q:x≦2 のように与えられていた時、右向きの数直線上に左から1と2の点を書きます。 pについては、x>1(つまり「xは1より大きい」)であることから、先ほど書いた1の点に白丸を書き、そこから右上がりに少し直線を書き、そこから右向きに直線を伸ばします。新幹線のような形になります。この形は、1の点を含まないことを表すもので、白丸と同じ意味ですが、ぱっと見で分かるように両方使います。また、この線がpであることをどこかに書いておいてください。 qについては、x≦2(つまり「xは2以下」)であるので、2の点に黒丸を書き、そこから真下に少し直線を書き、左向きの直線を伸ばします。こちらは、電車のような形になります。この形は、2を含むことを表すもので、黒丸と同じ意味です。こちらの線にも、qであることを書いておいてください。 このように、範囲を一つ一つ図示していくと、次のようになります。 _______________ p / 2 ---------○-----●------->x 1 | q --------------- これを見れば、「pかつq」や、「pまたはq」「p⇒q は真か偽か」はすぐに分かるはずです。たとえば「pかつq」なら、pとqが重なっているところなので、1<x≦2になります。「pまたはq」ならば、pとqの少なくともどちらかがある範囲なので、xは全ての実数になりますね。「p⇒qは真か偽か」については、pの中にqが含まれていないので、pならばqとはいえません。よって、偽となります。 上図の縦棒や斜め棒の長さを条件ごとに変えれば、一つの数直線にもっとたくさんの条件を書き込めます。そのようにして、一つの数直線に与えられた条件全てについて書いておくと、かなり簡単になると思います。 また、「(pかつq)または(rの否定)」といわれたときは、pとqとrとは別に、「pかつq」や「rの否定」についても書くと、分かりやすくなります。 加えて、たまに、条件式をそのまま使うと面倒くさいことがあります。そういう場合は、対偶を取るのが良いです。(そこまで多くはないし、絶対になければ解けないわけではないため、これ以後ついては忘れても大丈夫です) 「p⇒q」と、「(qの否定)⇒(pの否定)」(対偶)は同じ意味です。また、[(aかつb)の否定]と[(aの否定)または(bの否定)]は同じ意味です(ド・モルガンの法則)。これらをつかうことで、 ・「または」を「かつ」に変換できる ・aやbの代わりにaの否定やbの否定を使える という利点があります。このような利点が使えそう!と思ったら使ってみてください(とりあえずわかんなかったら対偶とってみる、っていうのも一つの手ではあります)。 ※(rの否定)などは、本来はrの上に横棒を書いて表します 至らないところもあったかもしれませんが、貴方の合格を願っています。それでは。
早稲田大学先進理工学部 ROX
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微分の応用
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東京大学理科一類 Atom
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名古屋大学医学部 メイメイ
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北海道大学法学部 たけなわ
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こんにちは! 数学では、問題文に出ている数や文字からある程度方針が立てられるような問題が多いです。 簡単な例ですが、例えば三角関数では、問題文に外接円が出てきたら正弦定理を使うのだろう、問題文に3つの辺が(もしくは2辺と角の大きさが)でてきているなら余弦定理を使うのだろう、と言ったものです。 問題集に関わらず、解いているときや解説を見るときにこの見方ができるようになるかならないかで大きく成長度合いは変わっていきます。ここが大事なポイントです! これができるようになると、〇について求めたいから、先に☆について求めればいいのか!という考え方ができるようになっていきます。 勉強法は様々ありますが、問題集をやる→間違えたところをチェック→1日後と3日後にもう一度→1週間後と1ヶ月後にもう一度がおすすめです。期間は人によりますが、私は答えや解き方を暗記してしまわないようにこのサイクルで行っていました。言い換えると、解き方を思い出して解くのではなく、きちんと解き方を考えながら解くようにしていたということです。解き方を暗記してしまうと応用が効きにくくなってしまうからです!伸び悩んでしまう人がしがちなポイントです。 以上の2点抑えてくだされば、キヨ猫さんはもっと伸びるかなと思います(すでにできていたら申し訳ないです_(._.)_)。あとはやはり量をこなしましょう。勉強は効率と量のかけ算だと思います。数学は特に解き慣れていくことが大切です。 まじでがんばってください!みんな応援しています!
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数学を根本的に理解する。 という勉強方法は、言葉で説明すると少し難しいので、ほんの少しだけここでやっていみたいと思います。 例えば、弧度法の中で「ラジアン」というのが出てくると思います。これは、「2π = 360°」を基準に考えよう。という風に習ったと思います。このラジアンを使って、扇形の弧の長さを求める公式で、「L = rθ」というのがあります。 皆さんの中に、この式を覚えているだけになっていて、意味を理解していない方はおられるでしょうか? これは、小学校の時に習った、「円周の長さは2πr」というものを使っています。 どういうことかと言うと、「円を4分割した形である扇形のこの長さを求めよ。」という問題があった時、 小学校で習った式を使うと、求めるのは円周を4等分した長さなので、 ¼ × 2πr = ½πr ラジアンを使って解くと、中心角 90° は、ラジアンでは ½π なので、L = r × ½π = ½πr よって、答えはどちらの式を使っても、½πr になりました。 中学の知識では、L = 2r × π × 角度 / 360° 高校数学では、L = rθ どちらの公式でも求められますが、公式で見ると、弧度法を使った方が分かりやすいですよね。 という感じです。 公式をただ覚えるだけでなく、意味を理解しながら使えるようになる。ということが、根本的に理解するということになります。 先程の例で言うと、ラジアンというものはどういう意味を持つのか。ラジアンを使えるようになると、計算がどう変わるのか。というのを理解しておく必要があります。 これは、ほかの公式でも当てはまります。 例えば、加法定理の公式: sin(a+b) = sin(a)cos(b) + cos(a)sin(b) これを使って2倍角の公式を作ります。 sin2a = sin(a+a) = sin(a)cos(a) + cos(a)sin(a) = 2sin(a)cos(a) 例えば、等差数列の和の公式: S = ½n(a + l) (a:初項、l:末項、n:項数) これに、末項:l = a + (n - 1)d (d:交差) を代入すると、 S = ½n(2a + (n - 1)d) これが教科書に乗っている和の公式の2つになります。 こんなん知ってるよ。という方もいるかもしれません。ただ、これが数学を根本的に理解するということになります。 もう少し難しい話に行くと、 ・解の公式ってなんであの形なの? ・平方完成ってなんでするの? ・円の方程式の意味は? ・微分と積分の関係は? ・ベクトルって何? などなど…… キリがないので、この辺りにしておきますが、 要するに、公式の意味を理解することで、数学を本質的に理解しよう。という訳です。 しかも、これらは全てほとんどの教科書に載っています。理解しようと思うと、教科書を読めば大体のことが分かります。 数学を根本的に理解すると、問題を解くときに答え方がパッと思いつきやすくなると思います。さらに、公式の丸暗記では、時間が経つと忘れてしまうかもしれませんが、理論的に覚えていると、脳の構造的にも忘れにくくなるということもあります。なので、この勉強方法をオススメする方はたくさんいますし、私もこのやり方で勉強しました。 ただ、人によっては向き不向きがありますので、これを絶対に使った方がいいとは私は言えません。 実際に、私もこれで苦手だった数学が、だんだんと解けるようになったので、興味があれば、是非やってみてください。 長文失礼しました。是非参考になればと思います。
大阪大学基礎工学部 tomato-juice
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標準問題精講に取り組めるレベルか
ご質問にお答えさせていただきます!東京大学理科一類現役合格の者です。 進研模試の数学の偏差値が64ほどということは、そこまで基礎がなっていないと言うことでもないように感じます。 現在高2ということはあと数ヶ月ほどで高3ですよね。京大志望ということであれば時間がとにかくないので、はっきり言って今の時期からの基礎問題精講は時間の無駄のように感じます。なおさら貴方のようにある程度できているようであればなおさらです。 もしそれでも問題が難しくて中々解き進められないと言う場合は、その分野の青チャートの例題をササッと確認して基礎を見直すと言うのが効率の良い勉強法だと思います。 また、とにかく解いていて楽しいと言うことであれば必ず成長できると思いますよ!苦でなければ人はある程度のことは続けられます。 ただ注意点として数学の解答例を見るときは式の操作の意味(目的)を常に意識してよむようにしてください。ここに大きな勉強の質の差が生まれると私は思っています。 簡単なたとえですが、放物線の二次式を見たら大抵の人は平方完成をまず行うでしょう。 ではそれはなぜでしょうか? 私たちは放物線を始めに学習したときにy=x^2からまず習い、次にy=x^2+cのy方向への平行移動を、そしてy=(x+b)^2のx方向への平行移動を、最後にy=ax^2の放物線の開き具合について習ったかと思います。これらをすべて組み合わせたのがy=a(x+b)^2+cという式になり放物線に関する諸情報が得られる訳です。 こんな風に解答にある式変形は「何の情報をどんな手段で導こうとしているのか」を常に意識し理解し自分のものに落とし込みましょう。ぱっと分からなかった場合は自分で書き込んでおくのもいいかもしれません。 また、解いた問題には何か記しやコメントを書いておくといいと思います。私の場合は、☆key問題、○普通に解けた、△少し迷ったけどなんとか解けた、×解けなかった、そのほかにも「良問!」「なるほど!」「分かるか~!」(コメントは割と自由)など書いていました。 そうすると復習をするときに見返しやすいですし、思い出しやすいように感じています! とりあえず標準問題精講レベルは春休みの間に修了することを目標にして、入試問題の王道的な解き方を習得しましょう。そうすれば高3から少し上の問題集や志望校の過去問演習にスムーズに取り組むことができるはずです。 他に何か質問があれば何なりとしてください。応援しています!
東京大学理科一類 ryu031ki
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暗記数学について
こんにちは。受験数学は暗記とよく言われますよね。私の考える暗記数学の定義とやり方について説明します。 私は、暗記数学とは「ある特徴を持った数学の問題に対処出来る解法パターンやテクニック、公式などを答えを見て覚え、その知識を使って解く数学」だと考えます。 例を用いて説明しましょう。例えば数学Aの数学と人間の活動(旧:整数の性質)で、「x+y+z=xyzを満たす自然数x, y, z(ただしx<y<z)の組を全てを求めよ」という問題があります。 これは不等式評価の典型問題ですが、恥ずかしながら私は初見で解法を思いつくことはできませんでした。ちなみにこの問題はx<y<zを用いてxyz=x+y+z<z+z+z=3zから、xy<3を導いて解きます。答えは(1, 2, 3)です。 この問題の暗記すべきポイントは「このような問題に対しては、和の項に最も大きい文字を代入して上から評価する(xy<3とすることで絞る)こと」でしょうか。初見の私にはこのような不等式を立てて評価するという発想がありませんでした。しかし、解答を読んだら次からこういった問題はこう解けばいいと分かりました。 このように、初見だと思いつくのは難しいけれども解答を見たら理解出来る問題が高校数学には大量に出てきます。そりゃあ青チャートがあんなに分厚くなるわけです。典型問題に対して1問1問熟考するよりも、解答を見てパターンを暗記し、次から問題を解けるようになる方が(チャートなら)効率がいいのです。 やり方も多様ですが、私の場合①問題を読んで解法を考える→②解法が思いつかなかったら印をつけて解答を見る→③パターンを理解する→④類題を解く→⑤時間をあけて①へ戻る、の繰り返しをしていました。段々慣れてくると適当になってしまったため、2周目の①では手を動かして理解していることを確かめていました。 最後になりますが、暗記数学は高校1, 2年生で終わらせて置くといいです。高校3年生は過去問の演習や模試などのアウトプットで忙しくなりますので、それまでに典型問題の解法をインプットしておくと大きなアドバンテージになります。進研模試を受験なさっていると思いますが、進研模試の数学は各大問の(2)まではだいたい解法暗記で解けます。(3)も応用せずとも太刀打ちできるのもあります。 この回答が学習の助けとかれば幸いです。勉強応援しています!!
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数学 理解度
数Bおよび数3はパターンがかなり明確です。 おそらく、質問者さんはそのパターンを整理して定着させきれていないのだと思います。 パターンが明確ということは、違うやり方で解こうとするとかなりキツかったり、もしくは解けないことが多いということです。 特に数列はその傾向が強いと思います。 やり方を押さえてしまえはをたいていの問題は解けるようになるので是非頑張ってください。 ポイントとしては、問題に対してなぜその解法を使うのかをしっかり整理するつもりで勉強すればできるようになると思います。 (例えば、xcosxの積分は部分積分ですが、これはxを微分すると1となり消えるからですね。こういうことをわかっているとe*xcosxも同じようにできると判断できますね(もっと楽な解法もありますが))
京都大学医学部 Yu
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京都大学工学部 さかさか
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