こんにちは。解らない問題があるので教えてください。お願いします。
座標平面上に2点A(4、10),B(8、4)がある。
点Pが3点(2,-1)、(-2、3),(4,3+2\(\sqrt{\quad}\)3)を通る円の周上を動くとき、
△PABの重心Gの軌跡を求めよ。
★希望★完全解答★
こんにちは。解らない問題があるので教えてください。お願いします。
座標平面上に2点A(4、10),B(8、4)がある。
点Pが3点(2,-1)、(-2、3),(4,3+2\(\sqrt{\quad}\)3)を通る円の周上を動くとき、
△PABの重心Gの軌跡を求めよ。
★希望★完全解答★
円の方程式を(x-a)^2+(y-b)^2=r^2 とおくと、
(2,-1)を通から、(2-a)^2+(-1-b)^2=r^2………①
(-2,3)を通から、(-2-a)^2+(3-b)^2=r^2………②
(4,3+2\(\sqrt{\quad}\)3)を通から、
(4-a)^2+(3+2\(\sqrt{\quad}\)3-b)^2=r^2………③
①②③を連立して、
①-②より、
(2-a+2+a)(2-a-2-a)+(-1-b-3+b)(-1-b+3-b)=0
4(4-2a)-4(2-2b)=0
16-8a-8+8b=0
8a-8b=8
a-b=1………④
②-③より、
(-2-a-4+a)(-2-a+4-a)+(3-b-3-2\(\sqrt{\quad}\)3+b)(3-b+3+2\(\sqrt{\quad}\)3-b)=0
-6(2-2a)-2\(\sqrt{\quad}\)3(6+2\(\sqrt{\quad}\)3-2b)=0
-12+12a-12\(\sqrt{\quad}\)3-12+4\(\sqrt{\quad}\)3b=0
12a+4\(\sqrt{\quad}\)3b=24+12\(\sqrt{\quad}\)3
3a+\(\sqrt{\quad}\)3b=6+3\(\sqrt{\quad}\)3………⑤
④×\(\sqrt{\quad}\)3+⑤より、
(3+\(\sqrt{\quad}\)3)a=6+4\(\sqrt{\quad}\)3
6+4\(\sqrt{\quad}\)3 (6+4\(\sqrt{\quad}\)3)(3-\(\sqrt{\quad}\)3) 18+6\(\sqrt{\quad}\)3-12 6+6\(\sqrt{\quad}\)3
a=―――――=――――――――=――――――――――=――――――
3+\(\sqrt{\quad}\)3 9-3 6 6
=1+\(\sqrt{\quad}\)3………⑥
⑥を④に代入して、
(1+\(\sqrt{\quad}\)3)-b=1
∴b=\(\sqrt{\quad}\)3………⑦
⑥⑦を①に代入して、
r^2=(2-1-\(\sqrt{\quad}\)3)^2+(-1-\(\sqrt{\quad}\)3)^2
=(1-\(\sqrt{\quad}\)3)^2+(-1-\(\sqrt{\quad}\)3)^2
=1-2\(\sqrt{\quad}\)3+3+1+2\(\sqrt{\quad}\)3+3
=8
∴r=2\(\sqrt{\quad}\)2
したがって、
円の方程式は
(x-1-\(\sqrt{\quad}\)3)^2+(y-\(\sqrt{\quad}\)3)^2=8
座標平面上に2点A(4、10),B(8、4)と点P(x,y)を頂点とした△PAB
の重心G(xg,yg)は、重心の公式から、
4+8+x 12+x
xg=――――――=―――――
3 3
10+4+y 14+y
yg=―――――――=―――――
3 3
変形して、
x=3xg-12
y=3yg-14
これを上の円の方程式に代入して、
(3xg-12-1-\(\sqrt{\quad}\)3)^2+(3yg-14-\(\sqrt{\quad}\)3)^2=8
軌跡の方程式を出すためにxg,ygをx,yとして、
(3x-13-\(\sqrt{\quad}\)3)^2+(3y-14-\(\sqrt{\quad}\)3)^2=8
両辺を9で割って、
13+\(\sqrt{\quad}\)3 14+\(\sqrt{\quad}\)3 8
(x-――――――)^2+(y-――――――)^2=―
3 3 9
したがって、
重心Gの軌跡は、
中心
13+\(\sqrt{\quad}\)3 14+\(\sqrt{\quad}\)3
(――――――,――――――)
3 3
半径
2\(\sqrt{\quad}\)2
―――
3
の円となる。