【質問】数学(高校):接線から法線を求めるにはどうしたらいいですか。また公式があるとしたらそれはどの式にも使えますか。

〔質問〕
接線から法線を求めるにはどうしたらいいですか。また公式があるとしたらそれはどの式にも使えますか。
〔回答〕
※ 暗記するというよりは、以下の理屈を踏まえて、その場で組み立てるようにすればいいです。

直線の方程式は、
・傾き
・通る点
が分かれば求まるわけですが、
法線は接線と直交するわけですので、[接線の傾き]×[法線の傾き]=-1 が成り立ちます。

(接点のx座標が a のとき)接線の傾きは f'(a) ですので、f'(a)×[法線の傾き]=-1 となり、
つまり、[法線の傾き]=-1/f'(a) ということになります。

通る点については (a, f(a)) を用いればいいですので、
よって、法線の方程式は、一般化するなら \[ y=- \frac{1}{ f’ (a)} \big(x-a\big) +f(a) \] ということになります

〔詳細〕
正確には、上記の求め方は [接線の傾き]=0 のときには使えません。
ただ、この [接線の傾き]=0 というのは「接線がx軸に平行(要は「横線」)」の状態ですので、それと直交する法線は「縦線」のはずで、よって方程式は x=a ということになります。

 

※ 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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