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2022年6月22日

2直線の交点と他の一点を通る直線の方程式を求める

「直線l:2x3y+6=0,m:2x+y2=0の交点と点(3,7)を通る直線の方程式を求めよ。」

 このような問題はどのように解けばよいでしょうか?


 直線lmの交点は連立方程式によって求めることができます。連立方程式は
{x3y+6=0(a)2x+y2=0(b)
となります。

この連立方程式を解いて直線の方程式を求める方法と解かずに求める方法で問題を解いてみます。

1. 連立方程式を解く

 (a)-(b)を計算すると
加減法の筆算
となるのでyについて解くと
4y+8=04y=8y=2
となります。これを(a)に代入すると
2x326=02x=0x=0
となるので、交点の座標は(0,2)であるとわかります。
 求める直線は(0,2), (3,7)の2点を通るので、2点を通る直線の方程式を求める公式
(a1,b1),(a2,b2)y=b2b1a2a1(xa1)+b1
より、
y=7230(x0)+2y=53x+2
と求めることができます。
直線l,mと同様に一般形で書けば
y=53x+23y=5x+65x3y+6=0
となります。

2. 連立方程式を解かない

 実数kをもちいて(a)+k(b)を計算すると
(2x3y+6)+k(2x+y2)=0
となります。整理すれば
(2+2k)x(3k)y+62k=0
となり、直線の方程式の形になります。
(1.で求めた直線l,mの交点の座標(0,2)を代入すれば成り立つことから、確かに少なくとも直線l,mの交点を通る直線の方程式であることがわかります。)
また、点(3,7)を通れば求める直線の方程式となるためx=3,y=7を代入してkの値を求めます。
(2337+6)+k(23+72)=09+11k=0k=911
したがって、求める直線の方程式は
(2+2911)x(3911)y+62911=04011x2411y+4811=040x24y+48=024y=40x48y=53x+2
となります。
1.と同様に一般形で書けば
5x3y+6=0
となります。

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