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第4問

半径 RR、中心 OO の円を CC とし、SS をその内部の定点とする。SS を通る垂直な弦を AA′AA'、BB′BB' とし、長方形 SAMBSAMB、SB′N′A′SB'N'A'、SA′M′B′SA'M'B'、SBNASBNA を作る。AA が CC 上を動くとき、4点 M,N′,M′,NM,N',M',N の軌跡を求めよ。
ステップ 3/5: 2辺の平方和の一定値を計算する
MN′2+M′N2=AB2+A′B′2+4SA⋅SA′=8R2−4OS2MN'^2+M'N^2=AB^2+A'B'^2+4SA\cdot SA'=8R^2-4OS^2
詳しい解説

2つの長方形の辺の長さの平方を展開し、SS における直角三角形でピタゴラスの定理を使うと、MN′2+M′N2=AB2+A′B′2+4SA⋅SA′MN'^2+M'N^2=AB^2+A'B'^2+4SA\cdot SA' を得る。前段によりこれは 8R2−4OS28R^2-4OS^2 となり、AA の位置によらない。