福田の数学〜東北大学2024年理系第1問〜放物線と接線と面積 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜東北大学2024年理系第1問〜放物線と接線と面積

問題文全文(内容文):
$\Large{\boxed{1}}$ $a$を正の実数とし、$f(x)$=$x^2$-$2ax$+$4a^2$ とする。Oを原点とする$xy$平面上の放物線C:$y$=$f(x)$の頂点をAとする。直線OAとCの交点のうちAと異なるものをP($p$,$f(p)$)とし、OからCへ引いた接線の接点をQ($q$,$f(q)$)とする。ただし、$q$>0 とする。
(1)$p$,$q$の値を$a$を用いて表せ。また、$p$>$q$であることを示せ。
(2)放物線Cの$q$≦$x$≦$p$の部分、線分OP、および線分OQで囲まれた図形の面積をSとおく。Sを$a$を用いて表せ。
(3)(2)のSに対し、S=$\frac{2}{3}$ となるときの$a$の値を求めよ。
単元: #数Ⅱ#微分法と積分法#面積、体積#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$\Large{\boxed{1}}$ $a$を正の実数とし、$f(x)$=$x^2$-$2ax$+$4a^2$ とする。Oを原点とする$xy$平面上の放物線C:$y$=$f(x)$の頂点をAとする。直線OAとCの交点のうちAと異なるものをP($p$,$f(p)$)とし、OからCへ引いた接線の接点をQ($q$,$f(q)$)とする。ただし、$q$>0 とする。
(1)$p$,$q$の値を$a$を用いて表せ。また、$p$>$q$であることを示せ。
(2)放物線Cの$q$≦$x$≦$p$の部分、線分OP、および線分OQで囲まれた図形の面積をSとおく。Sを$a$を用いて表せ。
(3)(2)のSに対し、S=$\frac{2}{3}$ となるときの$a$の値を求めよ。
投稿日:2024.04.17

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問題文全文(内容文):
2021中央大学過去問題
$y=x(x-1)^2 \cdots$①
$y=kx \cdots$②
①と②は異なる3点で交わり、①と②とで囲まれる2つの部分の面積が等しい
kの値
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問題文全文(内容文):
次の定積分を求めよ。

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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$\Large\boxed{1}$ aを0<a<9 を満たす実数とする。xy平面上の曲線Cと直線lを、次のように定める。
C:$y$=|($x$-3)($x$+3)|, l:$y$=$a$
曲線Cと直線lで囲まれる図形のうち、$y$≧$a$の領域にある部分の面積を$S_1$、$y$≦$a$の領域にある部分の面積を$S_2$とする。$S_1$=$S_2$となる$a$の値を求めよ。

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問題文全文(内容文):
$y=x^2$のグラフを$r$とする。
$b \lt a^2$をみたす点$P(a,b)$から$r$へ接線を2本引き、接点を$A,B$とする。
$r$と2本の線分$PA,PB$で囲まれた図形の面積が$\displaystyle \frac{2}{3}$になるような点$P$の軌跡を求めよ。
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問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{6}}$
F(x)は実数を係数とするxの3次式で、x^3の項の係数は1であり、$y=F(x)$で
定まる曲線をCとする。$\alpha \lt \beta$を満たす実数$\alpha,\ \beta$に対して、C上の点A$(\alpha,F(\alpha))$
におけるCの接線を$L_{\alpha}$とするとき、Cと$L_{\alpha}$とのA以外の共有点が$B(\beta,F(\beta))$
であるとする。さらに、BにおけるCの接線を$L_{\beta}$とのB以外の共有点を$(\gamma,F(\gamma))$
とする。

(1)接線$L_{\alpha}$の方程式を$y=l_{\alpha}(x)$とし、$G(x)=F(x)-l_{\alpha}(x)$とおく。さらに、
曲線$y=G(x)$上の点$(\beta,G(\beta))$における接線の方程式を$y=m(x)$とする。$G(x)$
および$m(x)$を、それぞれ$\alpha,\beta$を用いて因数分解された形に表せ。必要ならば
xの整式で表される関数$p(x),q(x)$とそれらの導関数に関して成り立つ公式
$\left\{p(x)q(x)\right\}'=p'(x)q(x)+p(x)q'(x)$
を用いてもよい。

(2)接線$L_{\beta}$の方程式は(1)で定めた$l_{\alpha}(x),\ m(x)$を用いて、$y=l_{\alpha}(x)+ m(x)$で
与えられることを示せ。さらに、$\gamma$を$\alpha,\beta$を用いて表せ。

(3)曲線Cおよび$L_{\beta}$で囲まれた図形の面積を$S$とする。$S$を$\alpha,\beta$を用いて表せ。
さらに$\alpha,\beta$が$-1 \lt \alpha \lt 0$かつ$1 \lt \beta \lt 2$を満たすとき、$S$の取り得る値の
範囲を求めよ。必要ならば$r \lt s$を満たす実数$r,s$に対して成り立つ公式
$\int_r^s(x-r)(x-s)^2dx=\frac{1}{12}(s-r)^4$
を用いてもよい。

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