【数学Ⅱ】3-4: 条件を満たす点の軌跡の求め方と不等式が表す領域の図示

数学Ⅱ

「軌跡(きせき)」と「領域」は、どちらも条件を満たす「点の集まり」を図形として捉えるテーマです。正しい手順と記述の作法をマスターしましょう。

1. 軌跡の求め方(4つの手順)

軌跡問題とは、「与えられた条件を満たしながら動く点 $\text{P}$ が描く図形」を求める問題です。

定型手順

  1. 座標の設定:求めたい点 $\text{P}$ の座標を $(x, y)$ と置く。
  2. 条件の立式:問題文で指定された条件を $x, y$ の方程式で表す。
  3. 式の整理:方程式を整理し、知っている図形(直線や円など)の形を導く。
  4. 除外点の確認(十分性の確認):導いた図形上のすべての点が条件を満たすか確認し、不適な点があれば「ただし点 $(\dots)$ を除く」と注記する。

2. 不等式の表す領域

不等式を満たす点 $(x, y)$ の存在する範囲を座標平面上に図示するルールです。

直線・曲線 $y = f(x)$ に関する領域

  • $y > f(x) \iff$ 境界線 $y = f(x)$ の 上側
  • $y < f(x) \iff$ 境界線 $y = f(x)$ の 下側

円 $(x – a)^2 + (y – b)^2 = r^2$ に関する領域

  • $(x – a)^2 + (y – b)^2 < r^2 \iff$ 円の 内部
  • $(x – a)^2 + (y – b)^2 > r^2 \iff$ 円の 外部

3. 記述の注意点(境界線)

領域を図示して回答する際は、境界線を含むかどうかを必ず明記します。

  • 不等号が $\leqq$ や $\geqq$ (イコールあり) $\longrightarrow$ 「境界線を含む」
  • 不等号が $<$ や $>$ (イコールなし) $\longrightarrow$ 「境界線を含まない」

4. まとめ

  1. 軌跡は動点 $\text{P}(x, y)$ と置いて方程式を作り、最後に除外点がないか確認する。
  2. $y > f(x)$ は上側、$y < f(x)$ は下側。
  3. 答案の最後には「境界線を含む/含まない」を明記する。

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