埼玉医科大学/2024年度/前期

2埼玉医科大学 2024年 数学 第2問解答・解説

微分・積分の考えいろいろな式

難易度勝負 レベル 4/10 目安 15分編集部の評価

対象医学部医学科

1問題

埼玉医科大学2024年度第2問
次の文章を読み、後の問い(問1〜3)の各枠に当てはまる符号または数字をマークせよ。
f(x)=x3−43x f(x)=x^{3}-\dfrac{4}{3}x
とする。

問1 曲線 y=f(x)y=f(x) と yy 軸の交点Aにおけるこの曲線の法線の傾きは 1516\dfrac{\boxed{15}}{\boxed{16}} である。

問2 t≠0t\neq0 とする。曲線 y=f(x)y=f(x) 上の点 P(t, f(t))\mathrm{P}(t,\,f(t)) における y=f(x)y=f(x) の接線 ll がこの曲線と交わる点を Q(q, f(q))\mathrm{Q}(q,\,f(q)) とする。ただし、QはPと異なる。このとき、q=1718tq=\boxed{17}\boxed{18}t である。

問3 Qにおける y=f(x)y=f(x) の接線 l′l' が ll と直交するとき、t=±192021t=\pm\dfrac{\sqrt{\boxed{19}\boxed{20}}}{\boxed{21}} である。

出典:埼玉医科大学 2024年度 前期 数学 第2問

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • 問1
    34\dfrac{3}{4}
  • 問2
    q=−2tq=-2t
  • 問3
    t=±106t=\pm\dfrac{\sqrt{10}}{6}

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

接線と3次曲線の交点は、接点 tt を重解にもつので、解の和(x2x^{2} の係数が0)から q=−2tq=-2t。直交条件は f′(t)f′(−2t)=−1f'(t)f'(-2t)=-1 で、u=t2u=t^{2} の2次方程式になる。

解答

f′(x)=3x2−43f'(x)=3x^{2}-\dfrac{4}{3}。

問1 A(0, 0)\mathrm{A}(0,\,0) での接線の傾きは −43-\dfrac{4}{3}、法線の傾きは 34\dfrac{3}{4}。

問2 f(x)−{f′(t)(x−t)+f(t)}=(x−t)2(x−q)f(x)-\{f'(t)(x-t)+f(t)\}=(x-t)^{2}(x-q) と書け、x2x^{2} の係数を比べて 2t+q=02t+q=0、q=−2tq=-2t。

問3 f′(t)f′(−2t)=−1f'(t)f'(-2t)=-1:(3t2−43)(12t2−43)=−1\left(3t^{2}-\dfrac{4}{3}\right)\left(12t^{2}-\dfrac{4}{3}\right)=-1。u=t2u=t^{2} として 36u2−20u+259=036u^{2}-20u+\dfrac{25}{9}=0、すなわち (18u−5)2=0(18u-5)^{2}=0、u=518u=\dfrac{5}{18}。よって t=±518=±106t=\pm\sqrt{\dfrac{5}{18}}=\pm\dfrac{\sqrt{10}}{6}。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • 接線と3次曲線の交点
  • 直交条件

答えと解答は編集部が AI で作成したもので、大学が公表したものではありません。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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