【質問】数学(高校):円の方程式はなぜ (x-a)²+(y-b)²=r² の形式になるのですか?

〔質問〕
円の方程式はなぜ (x-a)2+(y-b)2=r2 の形式になるのですか?
〔回答〕
シンプルに、三平方の定理によるものです。
円上の点ということは「中心との距離=半径」ですので、下図のような直角三角形ができることになります。

そのため、正確には |x-a|2+|y-b|2=r2 という式を立てることができ、
絶対値よりふつうの括弧の方が見慣れているだろう、ということで (x-a)2+(y-b)2=r2 になっています。

〔補足〕
なお、厳密には、三平方の定理は直角三角形に対してしか適用できませんので、次の赤の4点に関しては同じようにして考えることができません。

ただ、例えば、右側の点であれば、実際の座標は (a+r, b) ですので(中心に対して、x座標だけがr大きいため)、(x-a)2+(y-b)2=r2 の式を満たすような x, y になっています。
他の4点も同様のことが言えますので、よって、この4点のことも含めて、(x-a)2+(y-b)2=r2 で一本化できる、という理屈です。

 

※ 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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