座標平面上に点
,
,
,
,
,
がある.線分
を
:
に内分する点を
とし,直線
を

とする.
点
の座標を求めよ.また,直線

の方程式を求めよ.
2点
,
を通る円
の中心の

座標を

とする.円
の半径を

の式で表せ.
直線

と
の円
との交点を
,
とする.線分
の長さが最小となるときの
円
の方程式を求めよ.

=
:
だから,点
の座標は,
=

直線

の方程式は,

円
の中心を
とすると,点
は線分
の
垂直二等分線上にある.線分
の中点の座標は,
また,線分
の傾きは,
だから,
これに垂直な直線の傾きは
である.したがって,
垂直二等分線の方程式は,
つまり,
よって,点

とおけるから,
円
の半径は,
=
=
=

円
の中心
から直線

に垂線をおろした足を
とすると,
は弦
の中点となるから,
=
よって,
が最小のとき,
も最小となる.
直線

の方程式は,
と変形できるので,
は,点

と直線

との距離であるから,
=
=
=
これより,
=
−
=
−
=
=
となり,
のとき,
は最小となる.したがって,
このとき,
も最小となり,線分
の長さも最小となる.点

だから,
=
=
=
よって,求める円
の方程式は,

