第3問
xy平面上に放物線C:y=-3x2+3と2点A(1,0)、P(0,3p)がある。
線分APとCは、Aと異なる点Qを共有している。
(1) 定数pの存在する範囲を求めよ。
(2) S1を、Cと線分AQで囲まれた領域とし、S2を、C、線分QP、およびy軸
とで囲まれた領域とする。S1とS2の面積の和が最小となるpの値を求めよ。
--------------------------------------------
【解答】
(1)
線分APの方程式は
y=-3px+3p (0≦x≦1)
これとCとの交点を求めるために
-3x2+3=-3px+3p
⇔ (x-1)(x-p+1)=0
を解くと、
x=1、p-1
線分APとCがAと異なる点Qを共有するためには
0≦p-1<1
であればよいので、
1≦p<2
(2)
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf S_1=\int_{p-1}^1\{ (-3x^2+3)-(-3px+3p)\}dx\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf =-3\int_{p-1}^1 (x-1)\{x-(p-1)\}dx\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf =-3 \cdot \left(- \frac{1}{6}\right)\{1-(p-1)\}^3\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf =- \frac{1}{2}p^3+3p^2-6p+4\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf S_2=\sf \int_{0}^{p-1}\{ (-3px+3p)-(-3x^2+3)\}dx\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf =\left[ x^3-\frac{3}{2}x^2+3(p-1)x\right]_0^{p-1}\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf =- \frac{1}{2}p^3+3p^2-\frac{9}{2}p+2\end{align*}}$
よって、
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf S_1+S_2= -p^3+6p^2-\frac{21}{2}p+2\end{align*}}$
これをf(p)とおくと、
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf f\ '(p)=-3p^2+12p-\frac{21}{2}\end{align*}}$
f'(p)=0となるときのpは、
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf p=2 \pm \frac{\sqrt{2}}{2}\end{align*}}$
(1)より1≦p<2なので、この範囲で増減表を書くと、

以上より、S1とS2の面積の和が最小となるpの値は、
$\scriptsize\sf{\begin{align*}\sf p=2 - \frac{\sqrt{2}}{2}\end{align*}}$
(2)の積分計算はもう少し楽にやる方法もあるのですが、文系なのでそのまま計算しました。
テーマ:数学 - ジャンル:学問・文化・芸術
- 2018/11/13(火) 02:03:00|
- 大学入試(数学) .関東の大学 .一橋大 2011
-
| トラックバック:0
-
| コメント:0
<<
2011一橋大 文系数学4 |
ホーム |
2011一橋大 文系数学2>>
- トラックバック URL
- http://aozemi.blog.fc2.com/tb.php/54-376b243f
- この記事にトラックバックする(FC2ブログユーザー)
プロフィール
Author:シケタキオア
橿原市の個別指導塾
青木ゼミの塾長ブログです。
毎日、大学入試数学を解いて
いきますので、どうぞよろしく
お願いします。
カレンダー
09
| 2023/10 |
11
日 |
月 |
火 |
水 |
木 |
金 |
土 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
- |
- |
- |
- |
最新記事
カテゴリー
△
×
カテゴリー内の記事
|
Now Loading...
|
カウンター