球面上の3点の重心の条件と、中点の軌跡・線分の通過範囲

分野: 軌跡と領域・空間ベクトル

座標空間内の原点を中心とする半径 55 の球面を SS とする。SS 上の相異なる 33 点 P,Q,R\mathrm{P}, \mathrm{Q}, \mathrm{R} が次の条件を満たすように動く。

条件:P,Q\mathrm{P}, \mathrm{Q} は xyxy 平面上にあり,三角形 PQR\mathrm{PQR} の重心は G(2,0,1)\mathrm{G}(2, 0, 1) である。

以下の問いに答えよ。

(1) 線分 PQ\mathrm{PQ} の中点 M\mathrm{M} の軌跡を xyxy 平面上に図示せよ。

(2) 線分 PQ\mathrm{PQ} が通過する範囲を xyxy 平面上に図示せよ。

出典

出典(引用): 令和8(2026)年度第2次学力試験 前期日程試験 数学(理科) 第3問(東京大学の第2次試験問題からの引用)(表記を Web 用に改変)

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