解決済み

図よりとありますが、なぜこうなるのかわかりません

そもそも、この場合接線が(-3、1)から2本引けるようには思えません

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放物線の y0y\geqq0 の条件がなかった場合で、放物線と直線が共有点をもつような kk の値の範囲を考え、その範囲で kk を動かしてギリギリのときに接する、というように考えれば、すぐにわかるようになると思います。

(逆に、共有点をもたない範囲のギリギリが接する直前と考えてもOK)


今回だと、共有点をもつときの範囲は、

D0    k212k+120    k626,6+26k\begin{aligned}D \geqq 0 &\iff k^2-12k+12 \geqq 0 \\&\iff k \leqq 6-2\sqrt{6} , 6+2\sqrt{6} \leqq k\end{aligned}


626>06-2\sqrt{6}>0 であり、傾きを k=0k=0 からスタートして大きくしていったとき、最初に接するのは k=626k=6-2\sqrt{6} のときで、それが今回の答えになる値です。


6266-2\sqrt{6} より大きくなると共有点をもたなくなりますが、k=6+26k=6+2\sqrt{6} のときに y<0y<0 の部分で再び接することになり、k>6+26k>6+2\sqrt{6} では異なる2点で共有点をもちます。


k=6+26k=6+2\sqrt{6} での接点の座標ですが、実際に二次方程式を解くことで得られます。


x2+kx+3k3=0    x2+(6+26)x+15+66=0    (x+3+6)2=0    x=36\begin{aligned}x^2+kx+3k-3=0 &\iff x^2+(6+2\sqrt{6})x+15+6\sqrt{6}=0 \\&\iff (x+3+\sqrt{6})^2 =0 \\&\iff x=-3-\sqrt{6}\end{aligned}


ちなみに、この因数分解は思いつかないよ!と思ったら、接する条件を思い出してください。接しているので必ず重解をもつ、つまり完全平方式になるはずです。


そして、yy についても計算することで、接点の座標は (36,1366)(-3-\sqrt{6},-13-6\sqrt{6}) となります。




質問者からのお礼コメント

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とてもよく理解できました🔥

そのほかの回答(1件)

放物線はカーブしているので、第3象限の下の方にもうひとつの接点があります。地球のような球体表面の面積を8等分するように「直交する大円」を3本描き、ひとつの交点を原点とし、そこで直交する2つの大円をx軸、y軸とみます。そして、原点を含む半球の端を無限遠直線と考えて、この球面をSとしましょう。平面上でy=f(x)y=f(x)という次関数が表す放物線は、平行移動によりy=ax2y=ax^2になりますが、この放物線はS上ではy軸と無限遠直線との交点を長軸の端とする楕円におなります。楕円の「外部」からは常に2本の接線が引けることは感覚で了解できます。

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