質問<661>
「「変数の答えへの影響」」
日付 2001/10/2
質問者 マスマニア


お世話になっています 質問よろしくお願いします

問題は参考書からの抜粋です
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問題
平面上の曲線Cが媒介変数tを用いて
x=sint-tcost …(1) y=cost+tsint…(2) (0≦t≦π)のとき曲線Cはtを
動かすとどのような図形をえがくか
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私の解答
(1)(2)を両辺二乗して足すと
x^2+y^2=t^2 となる つまり中心(0,0)の半径tの円を描く

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さて ここからが私の質問です どうやら参考書の答えをみると私の解答は
間違っているようです。しかし なぜこの考えがあやまりなのか しっくりきません
一応 僕の解答もxとyで式が成り立っていますよね いろいろ考えた結果
『僕の答えは式の中に変数tが入ったままなので間違いなのではないか』と考えました
そしておそらくこの考えで正しいのでしょう。しかしなぜ変数が式の中にはいっていると
誤りなのか釈然としません 教えてもらえないでしょうか?

このような疑問をもった問題はほかにもあります 下記の問題です
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問題
定三角形ABCがある。実数kにたいして点Pが
pa+2pb+3pc=kab を満たしている kが実数全体を動く時pのみたす
軌跡をもとめよ ただし 小文字はベクトルを表すとする つまり
paとはPAベクトルのことであり pbとはPBベクトルである
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私の解答
全てのベクトルを始点をAとした ベクトルにかきかえると

ap={(5-k)/6}×{(2-k)ab+3ac}/( 5-k)
 ={(5-k)/6}×{(2-k)ab+3ac}/{3+(2-k)}

一般に  (mab+nab)/(n+m)は ABをn対mに内分した点をさすベクトルであるので
この考えにしたがって
apはABを 3対(2-k)に内分した点とAを結ぶ直線 ということができる
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この『私の』解答も 最終的に変数kが入って来た内容です
そして当然のように この解答は間違っているようです これらの経験から
『最終的に変数がはいる解答はあやまりである』との考えをもちました。
私の上の考え『最終的に~~』は正しいでしょうか?そして正しいならば
なぜ 最終的に変数が入って来た式はあやまりといえるのでしょうか?
よろしくお願いします

お返事(武田)
日付 2002/1/24
回答者 武田


※時間に余裕ができたので、未解決にしていた問題にアタックすることが

できました。

<問題1>

はじめの問題は、単なる計算ミスですね。

\(x=\sin t-t\cos t\)

\(y=\cos t+t\sin t\)

それぞれ2乗して、

\(x^{2}=\sin ^{2}t-2t\sin t\cos t+t^{2}\cos ^{2}t\)

\(y^{2}=\cos ^{2}t+2t\cos t\sin t+t^{2}\sin ^{2}t\)

上と下を足すと、

\(x^{2}+y^{2}=1+0+t^{2}1=1+t^{2}\)

したがって、原点(0,0)が中心で、半径 \(\sqrt{1+t^{2}}\) の円となるので、

0≦t≦πのとき描く図形は次のようになる。

<問題2>

これも最後の段階のミスですね。

\(\overrightarrow{AP}=\frac{5-k}{6}\times \frac{3\overrightarrow{AC}+(2-k)\overrightarrow{AB}}{(2-k)+3}\)

までは良いのですが、

「ABを3:(2-k)に内分した点とAを結ぶ直線」ではなく、

「BCを3:(2-k)に内分した点とAを結んだ直線を \(\frac{5-k}{6}\) 倍した

端点Pが描く図形」となります。しかし、これだけでは答えたことになら

ないので、もう少し変形をします。

\(\overrightarrow{AP}=\frac{3\overrightarrow{AC}+(2-k)\overrightarrow{AB}}{6}=\frac{1}{2}\overrightarrow{AC}+\frac{2-k}{6}\overrightarrow{AB}\)

「点Pは、ACの中点を通り、ベクトルABに平行な直線上を動く」

が答となります。

 

したがって、最終的な結論の「変数が入る答は誤りである」とは、いえません。

 


お便り
日付 2002/5/18
回答者 fan


変数が入る答えは誤りであるとはいえない、とありますが、
それは違うと思います。
<問題1>において、\(x^{2}\)+\(y^{2}\)=\(t^{2}\)+1と、まるでx,yが
tと無関係であるかのように書いてありますが、実際は
x,yともにtの関数であるので、x,yは\(x^{2}\)+\(y^{2}\)=\(t^{2}\)+1
を満たす全ての値をとれるわけではありません。
tを決めると半径が決まりますが、x,yもただ一つに決まってしまいます。
逆に、x,yを動かすとそれに対応するtも変わってしまうのに、
tだけを固定してx,yを動かしていてはいけないのです。
結局、答えに変数が入っているという事は答えがもう少し
絞り込める、不十分であると言う事なのです。

<問題2>は武田さんの解答で良いのですが、それは、
「BCを3:(2-k)に内分した点とAを結んだ直線」
で終わらずに、それを(5-k)/6倍した「端点」が描く図形、と
さらにきちんと絞り込んでいるからです。
そして、最終的な解答の
「点Pは、ACの中点を通り、ベクトルABに平行な直線上を動く」
には変数のkは入っていませんね。
というわけで、変数の入っている答えは正解ではありません。

ところで<問題1>の正しい答えなのですが、しばらく
考えてみたのですが解けませんでした。