【質問】高校数Ⅲ:極方程式で、両辺に r をかけるのはまずいのですか?

〔質問〕
極方程式に関する問題で、両辺に r をかけるのはまずいのですか?
〔回答〕
結論としては、与えられた方程式で r=0 となることがあるのであれば、両辺に r をかけて構いません
〔詳細〕
まず冒頭に、例えば「x=3」と「x2=3x」は同じことを指しているのか(同値なのか)を考えたとき、後者は x=0 も解になっています。
つまり、x=3 の両辺に x をかけることで、「x=3 だけのもの」を「x=0, 3 が該当するもの」に変えてしまったということになります(変形としてはよくない)。

これを踏まえて、極方程式に関しては、
本来は「r=f(θ) を満たす (r, θ) を考えたい」というのがゴールなわけですが、両辺に r をかけた r2=r・f(θ) の方で話を進めると「r=f(θ) を満たす (r, θ) と、r=0」というものに対応してしまいます。

もし、本来の r=f(θ) の方で r=0 という解がないケースであれば、r2=r・f(θ) の方では勝手に r=0 が紛れ込んでくることになります。
仮に r=2+cosθ という極方程式があったとすると、0=2+cosθ を満たす θ は存在しないことから r≠0 ということになりますが、一方で、r2=r(2+cosθ) という方程式だと r=0 も含まれてしまっていることになります。
 
 
一方、本来の r=f(θ) の方で r=0 という解があるのであれば、r2=r・f(θ) になったとしても全く支障はなく(r=0 のことが紛れ込んできても、すでに r=f(θ) の段階で存在している)、そのまま r=f(θ)(の解)を r2=r・f(θ)(の解)として話を進めて構わないことになります。

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

 
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