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軌跡とは何か — 条件を満たす点の集まり


動機: 「点が動く」とはどういうことか

軌跡(locus)とは、ある条件を満たす全ての点の集合です。「点が動く」という表現は、条件を満たす点を全て集めたときにできる図形を指しています。

例えば「点 A, B から等距離にある点の集合」は線分 AB の垂直二等分線であり、「定点 O から距離 \( r \) の点の集合」は半径 \( r \) の円です。


軌跡を求める手順

軌跡を求めるには以下の3ステップで進みます。

Step 1. 動点 \( P(x, y) \) の条件を式に翻訳する

条件を「x と y が満たす関係式」として表します。距離の条件なら距離公式、比の条件なら内分点・外分点の公式を使います。

Step 2. x, y の関係式を整理する

式変形を行い、できるだけ標準的な形(直線・円など)に変形します。

Step 3. 除外点がないか確認する

式変形の過程で分母がゼロになったり、元の条件に反する点が混入することがあります。必ず確認します。


除外点の意味

「求めた式を満たす点が全て元の条件を満たすか」は自動的には保証されません。

式変形は必要条件(条件を満たす → その式を満たす)しか示しません。答えとして軌跡を確定させるには十分条件(その式を満たす → 条件を満たす)も確認する必要があります。

除外点が生まれる典型的な状況:

円が軌跡になる典型例は 円の方程式 も参照してください。


軌跡の概念図


まとめ

用語 意味
軌跡 条件を満たす全ての点の集合
必要条件 条件を満たす → 式を満たす(式変形が示すこと)
十分条件 式を満たす → 条件を満たす(逆の確認で検証)
除外点 式は満たすが元の条件を満たさない点

軌跡の答えは「式だけ」ではなく、「式 + 除外点の情報」まで含めて完成です。


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