第1問
aを実数とし、定点P(a,-3a2)と3次曲線
C:y=x3-3x2
を考える。
(1) 曲線C上の点(t,t3-3t2)における接線の方程式は
y= ア
であり、この接線が点Pを通るための必要十分条件は
tが方程式
2t3-3( イ )t2+ ウ t- エ =0 ……①
を満たすことである。①の左辺をtの関数と考えてg(t)とおく。
このとき導関数g’(t)は
g’(t)=6(t- オ )(t- カ )
であり、g( オ )g( カ )をaの多項式として因数分解すると、
g( オ )g( カ )= キ
となる。
(2) 点Pから曲線Cに3本の接線が引けるaの範囲は
a< ク 、 ク <a< ケ
である。
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【解答】
ア 3t(t-2)x-2t3+3t2 イ a+1 ウ 6a エ 2a2
オ 1 カ a キ a2(a-1)2(2a-1) ク 0 ケ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{1}{2}\end{align*}}$
【解説】
(1)
Cの導関数は、y’=3x2-6x なので、点(t,t3-3t2)における接線は
y-(t3-3t2)=(3t2-6t)(x-t)
⇔ y=3t(t-2)x-2t3+3t2. ……ア
であり、これが点Pを通るので、
-3a2=3t(t-2)a-2t3+3t2
⇔ 2t3-3(a+1)t2+6at-2a2=0 ……イウエ
この式の左辺がg(t)なので、
g(t)=2t3-3(a+1)t2+6at-2a2
g’(t)=6t2-6(a+1)t+6a
=6(t-1)(t-a) ……オカ
より、
g(1)g(a)=(-2a2+3a-1)(-a3+a2)
=a2(a-1)2(2a-1) ……キ
(2)
3次曲線の場合、異なる接点における接線が一致することはないので、
PからCに3本の接線が引ける
⇔ 接点が3個
⇔ ①が異なる3つの解をもつ
⇔ y=g(t)のグラフがt軸と異なる3点で交わる
⇔ g(t)の極大値と極小値が存在し、その値が異符号である
⇔ g(1)g(a)<0
なので、求める条件は、(1)より
a2(a-1)2(2a-1)<0
⇔ a<0、 0<a<$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{1}{2}\end{align*}}$ ……クケ
(2)の考え方は有名な話ですよね。
テーマ:数学 - ジャンル:学問・文化・芸術
- 2018/12/03(月) 02:05:00|
- 大学入試(数学) .関西の私立大学 .立命館大 理系 2014(2/3)
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