正方形の頂点と直線の式

数学図形と座標一次関数正方形直線の方程式

直線y=4x上の点Aと直線y=1/2(二分の一)x上の点Cを頂点にもつ正方形ABCDがある。点Aと点Cのx座標は正で、辺ABがy軸と平行である。
(1)点Aのy座標が8のとき
①点Aのx座標
②2点A、Cのを通る直線の式
数学苦手

13:47
リュウツー先生
リュウツー先生

よし、状況整理からいくよ。これは学術的な質問(数学)ね。

まず「点Aは直線 y=4xy=4x 上」ってことだから、Aの座標を (a,4a)(a,4a) みたいに置ける。

(1)で「点Aの yy 座標が8」って言ってるので
4a=84a=8
よって
a=2a=2


(1)① 点Aのxx座標
xA=2x_A=2
(ついでに A=(2,8)A=(2,8) ね)


ここから(1)②のために点Cも決めたい。
正方形ABCDで、AとCは向かい合う頂点(対角)ね。
さらに「辺ABがyy軸と平行」つまりABは縦。

正方形でABが縦なら、BCは横。
なので座標は
A=(xA,yA)A=(x_A,y_A)
B=(xA,yA+s)B=(x_A,y_A+s)
C=(xA+s,yA+s)C=(x_A+s,y_A+s)
s>0s>0 は一辺の長さ)

A=(2,8)A=(2,8) だから
C=(2+s,8+s)C=(2+s,8+s)

そして「Cは直線 y=12xy=\frac12 x 上」より
8+s=12(2+s)8+s=\frac12(2+s)
これを解くと
16+2s=2+s16+2s=2+s
s=14s=-14

あれ?ssが負になった。
これは「上に行く向きに ss」って置き方が今回と逆だったってこと。
つまりABは縦だけど、BはAより下にある正方形なんだね(x,yx,y座標が正でもOK)。

なので今度は
B=(xA,yAs)B=(x_A,y_A-s)
C=(xA+s,yAs)C=(x_A+s,y_A-s)
s>0s>0

すると
C=(2+s,8s)C=(2+s,8-s)
で、Cが y=12xy=\frac12 x 上より
8s=12(2+s)8-s=\frac12(2+s)
162s=2+s16-2s=2+s
14=3s14=3s
s=143s=\frac{14}{3}

よって
C=(2+143, 8143)=(203, 103)C=\left(2+\frac{14}{3},\ 8-\frac{14}{3}\right)=\left(\frac{20}{3},\ \frac{10}{3}\right)


(1)② 2点A,Cを通る直線の式
A(2,8)(2,8)、C(203,103)\left(\frac{20}{3},\frac{10}{3}\right) を通る直線。
傾き
m=10382032= 10324320363= 143143=1m=\frac{\frac{10}{3}-8}{\frac{20}{3}-2}= \ \frac{\frac{10}{3}-\frac{24}{3}}{\frac{20}{3}-\frac{6}{3}}= \ \frac{-\frac{14}{3}}{\frac{14}{3}}=-1

傾き1-1で点A(2,8)(2,8)通るから
y8=1(x2)y-8=-1(x-2)
y=x+10y=-x+10


まとめ!
xA=2x_A=2
② 直線 ACACy=x+10y=-x+10

ここまでOK?「正方形で座標をどう置くか」のところ、もう一回かみ砕いて説明しようか?

13:47

中学生で分かるように

13:48
リュウツー先生
リュウツー先生

申し訳ありません、回答の生成中にエラーが発生しました。後でもう一度お試しください。

13:49

中学生向け

13:59
リュウツー先生
リュウツー先生

了解!中学生向けに、なるべく式少なめでいくね。

【(1)①】点Aのxx座標
点Aは直線 y=4xy=4x の上にある。
つまり「yyxxの4倍」ってこと。

今、y=8y=8 なので
8=4x8=4xx=2x=2

だから
点Aは (2,8)(2,8) ね。

【(1)②】2点A,Cを通る直線
まず、正方形でAとCは向かい合う頂点(対角線の両端)。
そして「辺ABがyy軸と平行」=ABはまっすぐ縦。

Aが(2,8)から、正方形は「右に行って、下に行く」向きになる(上に行くとCが変な場所になっちゃう)。

正方形の1辺の長さをssとすると
Aから右にss、下にss行った点がCになるから
Cは (2+s,8s)(2+s, 8-s)

Cは直線 y=12xy=\frac12 x の上だから
8s=12(2+s)8-s = \frac12(2+s)

これを解くよ。
両方2倍して
162s=2+s16-2s = 2+s

162=2s+s16-2 = 2s+s
14=3s14 = 3s
s=143s=\frac{14}{3}

なので
Cは (2+143,8143)=(203,103)(2+\frac{14}{3}, 8-\frac{14}{3})=(\frac{20}{3}, \frac{10}{3})

あとはAとCを結ぶ直線。
2点 A(2,8) と C(\frac{20}{3}, \frac{10}{3}) を見ると、
xxが増えた分と同じだけyyが減ってる(計算すると傾きが1-1)から
直線は
y=x+10y=-x+10

まとめ:
xA=2x_A=2
y=x+10y=-x+10

わかった? どのへんが一番「え?」ってなった?

13:59
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マイセオくん