【質問】数学:軌跡を求める際、求める点を (x, y) とおいていい理由

〔質問〕
「放物線 y=x2 と直線 y=mx+m(mは実数の定数)が相異なる2点で交わるときこの2つの交点をQ、Rとする。このとき2点 Q、R の中点P の軌跡を求めよ」
という問題で Q、R の中点を (x, y) と置いているがなぜ直線 y=mx+m と同じ文字なのですか?
共通点がないように見えるのでなぜ同じ文字なのかわかりません
 
※ 質問文では直線の式が y=mx2+m となっていましたが、y=mx+m に改編しています。
〔回答〕
ご指摘の通り、交点や中点というのは、mごとに特定の値をとりますので、丁寧にやっていくなら
・Q の座標を (x1, y1)
・R の座標を (x2, y2)
・M の座標を (x3, y3)
のようにしてもらって、x3=●、y3=● のような式をたてる必要があります。
 
ただ、求めるべきものは、この (x3, y3) を xy平面上に打っていった時にできる図形の式ですから、最終的には「x」と「y」という形で記述する必要があります
 
このことを踏まえて、
最終的に x3 を x、y3 を y に書き換えるのであれば、初めから x, y でおいておこう、というのが軌跡の問題の一般的なやり方、というわけです。
(もちろん、一旦 (x3, y3) とおいてもらっても構いません)
 
なぜ、同じ文字なのか、という疑問に関しては、例えば放物線 y=x2 と直線 y=mx+m の2つだけを見た時でも、同じ「x」「y」を用いていますよね?
つまり、それぞれは、別にお互いのことを気にしたりせずに1つの図形を表して、その「x座標」と「y座標」の関係を数式にしているわけです。
今回求める軌跡についても、中点が描く図形だけを見て、「x座標」と「y座標」の関係を数式に表す必要がある、ということです。
(しいて「共通点」を挙げるなら、「同じxy平面上の図形であるから」ということになります)

 

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