福田の数学〜東京理科大学2022年理工学部第3問〜接線と法線と囲まれる面積 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜東京理科大学2022年理工学部第3問〜接線と法線と囲まれる面積

問題文全文(内容文):
関数f(x)を次で定める。
$f(x)=\frac{1}{x}\ \ (x \gt 0)$
座標平面上の曲線y=f(x)をCとする。C上の点$P(2,\ \frac{1}{2})$と、正の定数tに対して
y軸上の点$A(0,\ -t)$をとる。点Aと点Pを通る直線を$l_1$とする。
(1)直線$l_1$を表す方程式を、tを用いて表せ。
(2)C上の点PにおけるCの法線とy軸の交点を$(0,\ -t_0)$とおく。$t_o$を求めよ。
上の(2)で求めたt_0に対してt \lt t_0とする。点Pを通り、直線$l_1$に垂直な直線を
$l_2$とする。$l_2$とCの交点のうち、点Pと異なる点をQとおく。
(3)点Qの座標を、tを用いて表せ。
最後に$t=\frac{3}{2}$の時を考える。
(4)点Qを通るCの接線を$l_3$とする。このとき、2つの直線$l_1,l_3$および曲線Cで
囲まれた部分の面積を求めよ。

2022東京理科大学理工学部過去問
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#微分法と積分法#接線と増減表・最大値・最小値#学校別大学入試過去問解説(数学)#東京理科大学#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
関数f(x)を次で定める。
$f(x)=\frac{1}{x}\ \ (x \gt 0)$
座標平面上の曲線y=f(x)をCとする。C上の点$P(2,\ \frac{1}{2})$と、正の定数tに対して
y軸上の点$A(0,\ -t)$をとる。点Aと点Pを通る直線を$l_1$とする。
(1)直線$l_1$を表す方程式を、tを用いて表せ。
(2)C上の点PにおけるCの法線とy軸の交点を$(0,\ -t_0)$とおく。$t_o$を求めよ。
上の(2)で求めたt_0に対してt \lt t_0とする。点Pを通り、直線$l_1$に垂直な直線を
$l_2$とする。$l_2$とCの交点のうち、点Pと異なる点をQとおく。
(3)点Qの座標を、tを用いて表せ。
最後に$t=\frac{3}{2}$の時を考える。
(4)点Qを通るCの接線を$l_3$とする。このとき、2つの直線$l_1,l_3$および曲線Cで
囲まれた部分の面積を求めよ。

2022東京理科大学理工学部過去問
投稿日:2022.11.15

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$\Large\boxed{3}$ $f(x)$=$\displaystyle-\frac{1}{8}x^2$+$5x$+18 とし、放物線$C$:$y$=$f(x)$と2つの直線$l_1$:$y$=$-x$, $l_2$:$y$=$x$ を考える。$C$と$l_1$の共有点のうち$x$座標が負のものをAとし、$C$と$l_2$の共有点のうち$x$座標が正のものをBとする。また、Aの$x$座標を$a$、Bの$x$座標を$b$とする。
(i)$a$=$\boxed{アイ}$-$\boxed{ウエ}\sqrt{\boxed{オ}}$, $a$=$\boxed{カキ}$である。
(ii)$C$と$l_2$で囲まれた部分のうち、$x$≧0の範囲にあるものの面積は$\boxed{クケコサ}$である。
以下、Pを$C$上の点とし、Pの$x$座標を$p$とする。またPにおける$C$の接線と$y$軸の交点をDとする。
(iii)$p$が0<$p$<$b$の範囲を動くとき、△ABPの面積が最大になるのは
$p$=$\boxed{シス}$-$\boxed{セ}\sqrt{\boxed{ソ}}$ のときである。
(iv)$p$=8 のとき、Dの$y$座標は$\boxed{タチ}$ である。
(v)$p$が0<$p$<$b$の範囲を動くとき、△BDPの面積$S$が最大になるのは
$p$=$\boxed{ツテ}$ のときであり、そのときの$S$は$\boxed{トナニ}$である。
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