距離の比なら円、和なら楕円、差なら双曲線になる
2 つの定点 、 を決め、そこからの距離に条件をつけて点を動かします。
和を一定にすれば楕円、差を一定にすれば双曲線。では比を一定にすると何が出るか。答えは円です[1]。
比を一定にすると円になる
、 とし、 とします。 は でない正の数。
両辺を 2 乗して分母を払います。
の係数が でそろうので、割ると円の式になります。
中心は 、半径は 。アポロニウスの円と呼ばれます[1]。
のときは の項が消え、 の垂直二等分線という直線になります。
で円が直線に化けるのは、2 乗の項の係数が になるからです。
を に近づけると円はどんどん大きくなり、極限で直線に開きます。
例:比が の円
、、 とします。 を入れる。
中心は 、半径は です。
軸との交点を見ます。 では 、 で比は 。
では 、。こちらも です。
直径の両端は内分点と外分点
この 2 つの交点には意味があります。 を に内分する点と、外分する点。
の内角の二等分線が を切る位置が内分点、外角の二等分線が切る位置が外分点。角の二等分線の定理そのものです。
内分点と外分点を直径の両端とする円が、アポロニウスの円になります。座標を置かずに作図で出せる。
さきほどの例なら、内分点が 、外分点が 。中点の が中心で、半分の が半径です。
和と差の場合
和を一定にすると楕円になります[2]。ただし でないと点がありません。
差を一定にすると双曲線[3]。今度は が条件です。
どちらも等号のときは、線分そのものや半直線という退化した図形になる。
| 条件 | 軌跡 | 退化するとき |
|---|---|---|
| 比が一定 | 円 | で垂直二等分線 |
| 和が一定 | 楕円 | 和が に等しいと線分 |
| 差が一定 | 双曲線 | 差が に等しいと半直線 2 本 |
| 積が一定 | 卵形線 | 次曲線で、二次曲線ではない |
積だけ仲間はずれ
を一定にすると、出てくるのはカッシーニの卵形線です。
左辺を展開すると 次式が残ります。 乗を消しきれないので、二次曲線にはならない。
のときは の字の形になり、レムニスケートと呼ばれます。和・差・比の 3 つだけが二次曲線の側にいる。

相手が直線なら二次曲線がそろう
比を一定にする相手を、点から直線に変えます。定点 までの距離と、定直線までの距離の比。
この比が離心率で、値によって楕円・放物線・双曲線の 3 つが出そろいます[4]。
比の相手が点なら円 1 種類。直線なら二次曲線が 3 種類。相手を替えるだけで、出てくる図形の幅が変わります。
それぞれの族の重なり方
比を一定にした円の族は、 も も通りません。 を動かすと、 を囲む円と を囲む円に分かれる。
和を一定にした楕円の族は、 と を 2 つとも内側に入れる。
差を一定にした双曲線の族は、 と を左右に分けます。同じ 2 点から出発しても、条件の形で囲み方が変わる。
寄りの円と 寄りの円に分かれる
和は 2 点を囲み、差は 2 点を分ける
つまずきやすいところ
を 2 乗するとき、 が正であることを使っています。負の比は考えない。
を式に入れると分母が になります。円の中心の式は で使えないので、はじめから直線として扱う。
和や差の条件では、成り立つ範囲を確かめる。 で なら、そんな点は 1 つもありません[2]。
、 で を満たす点の軌跡はどれですか。
- 中心 、半径 の円
- 中心 、半径 の円
- 直線
条件の種類も確かめます。
2 定点からの距離の積を一定にすると、どんな曲線が出ますか。
- 楕円
- 双曲線
- 二次曲線ではない 次曲線
積の条件では 乗が消えず、 次式が残ります。カッシーニの卵形線と呼ばれる曲線です。
和、差、比。3 つの条件がそれぞれ別の曲線を作り、積だけが仲間から外れる。同じ 2 点から、これだけ違う形が出てきます。













中心は −1−92×10=25、半径は 82×2×3=23 です。x=0 になるのは比が 1 のときになります。