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円の外に点 P があるよ。円周上の点 Q まで、P からの距離を考えよう。Q を円のふちに沿って動かすと、距離はのびたり縮んだりするね。いちばん短いとき・長いときは、どこ?
アニメを見なくても、このページの流れを最後まで文章で追えるよ。
円の外に点 P があるよ。円周上の点 Q まで、P からの距離を考えよう。Q を円のふちに沿って動かすと、距離はのびたり縮んだりするね。いちばん短いとき・長いときは、どこ?
が円のどこにあるとき、 は最短・最長になると思う?円のふちをぐるっと一周させながら予想してみよう。
中心 C と P を通る直線をひくよ。最短・最長になる Q は、じつはこの直線の上(円とぶつかる2点)にあるんだ。半径は 、中心までの距離は (図のめもりで数えてみて)。
Q を P に近い側まで回すと、距離は最小。ここは「中心までの距離 」から「半径 」を1つぶん引いた長さ。 だよ。
反対に、いちばん遠い側まで回すと最大。中心の向こうへ半径ぶん行きすぎるから、。これが最長だね。
まとめ。点と円の距離は、中心を通る直線の上で最小 ・最大 。点と直線では垂線が最短だったね。「いちばん近い・遠い」は、中心とのきょりで考えるのが使いどころだよ。
解き方がわかったら、次は答案に書く番。テストの解答用紙には、こんなふうに書けば伝わるよ。
図のめもりより、中心 を原点とする座標をとると、円の半径は 、 である。円の方程式は
円周上の点を とすると、 ……① で、 なので となり、 ……②
2点間の距離の公式と①より
②より、 は のとき最小値 、 のとき最大値 をとる。
なので、 の最小値は 、最大値は である。
のとき①より なので、そのときの は 、 で、どちらも中心 と を通る直線( 軸)と円の交点である。
答え 最小 ( が直線 と円の交点のうち に近いほう)、最大 ( が遠いほう)
減点されやすいポイント
「中心を通る直線の上で最小・最大」は、座標で と表すと理由まで書けるよ。最小は 、最大は という形も覚えておくと確かめに使えるね。 から引いた接線の接点までは ()、 を通り に垂直な直線と円の交点 までは ()で、どちらも最小でも最大でもないよ。