第1問
座標平面において、点P(0,1)を中心とする半径1の円をCとする。
aを0<a<1を満たす実数とし、直線y=a(x+1)とCとの交点をQ、
Rとする。
(1) △PQRの面積S(a)を求めよ。
(2) aが0<a<1の範囲を動くとき、S(a)が最大となるaを求めよ。
--------------------------------------------
【解答】
(1)

点Pから直線y=a(x+1) すなわち ax-y+a=0に下ろした垂線の足をHとすると、
点と直線の距離を求める公式より、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf PH=\frac{|-1+a|}{\sqrt{a^2+1}}=\frac{1-a}{\sqrt{a^2+1}}\end{align*}}$ (∵ 0<a<1)
PH⊥QRなので、三平方の定理より、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf QH^2=1-\left(\frac{1-a}{\sqrt{a^2+1}}\right)^2=\frac{2a}{a^2+1}\end{align*}}$
△PQR=QH・PHなので、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf S(a)=\frac{1-a}{\sqrt{a^2+1}}\times\sqrt{\frac{2a}{a^2+1}}\\~~~~~~~~~~~~=\underline{\frac{\sqrt{2a}(1-a)}{a^2+1}}\end{align*}}$
(2)
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf S(a)=\frac{1}{2}PQ \times PR\sin\angle QPR\\~~~~~~~~~~~\sf =\frac{1}{2}\sin\angle QPR\end{align*}}$
これが最大となるのは、sin∠QPR=1 すなわち ∠QPR=90°のときである。
△PQRは直角二等辺三角形となるので、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf PH=\frac{1-a}{\sqrt{a^2+1}}=\frac{1}{\sqrt{2}}\end{align*}}$
0<a<1の範囲でこれを解くと、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \underline{a=2-\sqrt{3}}\end{align*}}$
(2)は(1)を無視しましたwww
テーマ:数学 - ジャンル:学問・文化・芸術
- 2018/11/19(月) 01:01:00|
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