現在地と前後の項目 楕円の方程式/双曲線の方程式/放物線の方程式/2次曲線の接線,極線/2次曲線と直線/2次曲線(復習と入試問題)/媒介変数表示1/媒介変数表示2/媒介変数表示3/放物線の頂点,円の中心の軌跡/極座標/極方程式1/極方程式2/2次曲線.極方程式.媒介変数/ ■1 放物線の方程式の標準形 ※ 放物線の方程式は,中学校と高校数学Iで2次関数のグラフとして習う. ■ 方程式
で表わされる曲線は,右図1のような放物線になる. ○ (1)を放物線の方程式の標準形という. ○ この曲線は「定点 F(p , 0) と定直線 x=−p からの距離が等しい点の軌跡」となっている.(解説は次の項目↓) ○ 点 F(p , 0) を放物線の焦点といい,直線 x=−p を準線という. ○ 点 O(0 , 0) を放物線の頂点という. ○ (1)の放物線は x 軸に関して対称となっている. この対称軸を放物線の軸という.すなわち,軸の方程式は ■ (1)において x , y の役割を入れ換えたもの このとき,焦点は y 軸上にあり,焦点の座標は |
※ 高校数学Iで習う放物線のグラフ![]()
図1
![]() 図2 ![]() |
《基本事項のチェック》 y2=8x は,右図3のような形の放物線で, y2=4·2·x と変形すると,p=2 となるから, 焦点の座標は F(2 , 0) 準線の方程式は x=−2 頂点の座標は (0 , 0) 放物線上の任意の1点を P とするとき,FP = HP となる. |
図3
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![]() 放物線
焦点の座標は
である.準線の方程式は このとき,動点 動点から準線に引いた垂線の長さ について すなわち が成り立つ |
![]() 放物線
焦点の座標は
である.準線の方程式は このとき,動点 動点から準線に引いた垂線の長さ について すなわち が成り立つ |
問題 |
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(1) ![]() p=3 だから, 焦点は x 軸上にあり,F(3 , 0) 準線の方程式は x=−3 (2) ![]() ![]() ![]() 焦点は y 軸上にあり,(0 , ![]() 準線の方程式は y=− ![]() (3) ![]() y2=4·(−1)·x と変形すると,p=−1 だから 焦点は x 軸上にあり,(- 1 , 0 ) 準線の方程式は x=1 |
■2 焦点の働きと軌跡 「定点と定直線からの距離が等しい動点の軌跡」は放物線になる.以下にこれを示す 定点 F(p , 0) と定直線 x=−p からの距離が等しい点 P(x , y) の軌跡の方程式は,次のように求めることができる. FP=HP ←→ ![]() 両辺とも正だから,辺々2乗する ←→ (x−p)2+y2=(x+p)2 ←→ x2−2px+p2+y2=x2+2px+p2 ←→ y2=4px 図4 ![]() 《要約》
焦点 F(p , 0),準線 x=−p からの距離が等しい点 P(x , y) の軌跡の方程式は |
○ FP は,2点間の距離の公式 ![]() FP= ![]() ○ 点と直線の距離は,直線にひいた垂線の長さで定義されるので,HP は x 座標の差(の絶対値)で求める. HP=|x+p| ※ (1)において x , y 座標を入替えると, これは次のような放物線を表わす. ![]() 《要約》
焦点 F(0 , p),準線 y=−p からの距離が等しい点 P(x , y) の軌跡の方程式は |
■3 定規とコンパスで放物線を描くには 焦点 F(2 , 0) を中心に半径 1, 2, 3, 4, ...の同心円を描いておく.また,準線 x=−2 からの距離が,1, 2, 3, 4, ....の平行線 x= -1, 0, 1, 2, 3 ...を描いておく. 同心円と平行線でできる格子模様の対角線にそって点をたどり, FP=HP=3 FP=HP=4 FP=HP=5 ・・・ |
図5![]() |
■4 自然界にある放物線 ○ [図6] グランドからボールを斜めに投げ上げたときに,ボールが描く軌道は放物線になる.(「物」を「放」したときにできる「線」)(正確には,空気の抵抗で少しずれるが,真空中では放物線になる.) ○ [図7] 放物面鏡(放物線を軸の回りに回転させてできるもの)に太陽光線のような平行光線が当たると,反射光は焦点に集まる.・・・物があれば焦げる. |
図6
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問題
(1) |
→閉じる← ここでは上の《要約》の結果を利用する. (1) p=3 だから (2) p=−2 で,y 軸上に焦点があるから |
■5 原点と異なる点に頂点がある放物線
は,放物線 を x 軸の正の向きに s,y 軸の正の向きに t だけ平行移動した放物線になる. ○ 頂点の座標は (s , t) ○ 焦点の座標 は (p+s , t) ○ 準線の方程式は x=−p+s 【解説】 (1)の放物線上の点を (X , Y ) とおくと, ![]() x=X+s …(B) y=Y+t …(C) が成り立つ. (B)(C)より,X=x−s , Y=y−t を(A)に代入すると, (y−t)2=4p(x−s) …(2) となる. |
![]() x 軸の正の向きに p,y 軸の正の向きに q だけ平行移動しているときに, になるので,見かけの符号と逆になる点に注意. ならば,x 軸の負の向きに s,y 軸の負の向きに t だけ平行移動したものとなる. これは,x=X+s , y=Y+t ←→ X=x−s , Y=y−t の関係による. |
例題 y2−8x−4y−20=0 の概形を描き,頂点の座標,焦点の座標,準線の方程式を求めよ. 答案 次のように変形する. y2−4y+4=8x+24 (y−2)2=8(x+3) y2=8x を x 方向に −3 , y 方向に 2 だけ平行移動したものだから 頂点は (−3 , 2) 焦点は (−1 , 2) 準線の方程式は x=−5 (続く→)
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(→続き)![]() |
問題 (1) 放物線 y2=−12x を x 軸方向に 3,y 軸方向に 4 だけ平行移動してできる曲線の方程式,頂点の座標,焦点の座標,準線の方程式を求めよ. |
→閉じる← (1) ![]() 移動前 → 移動後 頂点 (0 , 0) → (3 , 4) 焦点 (−3 , 0) → (0 , 4) 準線 x=3 → x=6 (2) ![]() x2+4x+4=16y−16 (x+2)2=16(y−1) と変形する. 移動前 → 移動後 頂点 (0 , 0) → (- 2 , 1) 焦点 (0 , 4) → (- 2 , 5) 準線 y=−4 → y=−3 |
■[個別の頁からの質問に対する回答][放物線について/18.7.16]
コメント失礼しますm(__)m
放物線の標準形のところで、要点1要点2ともに、焦点が頂点になっています。ので、頂点を焦点に訂正お願いしますm(__)m
■[個別の頁からの質問に対する回答][放物線について/18.7.08]
=>[作者]:連絡ありがとう.訂正しました. X^2=4yの焦点の求め方が分かりません。
■[個別の頁からの質問に対する回答][放物線について/17.10.3]
=>[作者]:連絡ありがとう.教材を書いた当時は,前から読むと公式そのものだから省略できると考えたようで,確かに直接的には書いてないようです.何らかのまとめ的なものを加筆します. ご質問の点については
(1) 公式に当てはめる場合:
焦点の座標は (2) (1)の内容を確かめるには,焦点の座標を だから が成り立つ. いつも参考にさせていただいております。ありがとうございます。放物線の方程式、2の焦点の働きと軌跡の説明のグラフ上のHの座標が(-p,0)になっていますが正しくはH(-p,y)ではないでしょうか?恐れ入りますが確認をお願いします。
■[個別の頁からの質問に対する回答][放物線の方程式について/16.12.21]
=>[作者]:連絡ありがとう.訂正しました. 面白かったです。
■[個別の頁からの質問に対する回答][放物線の方程式について/16.10.14]
=>[作者]:連絡ありがとう. とても良いです。
=>[作者]:連絡ありがとう. |
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