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高校受験対策・関数56

Q.
図のように、円の中心$O$と点$P$が直線$l$上にあり、円の$O$半径は10$cm$、$OP$間の距離は20$cm$である。
点$O$が固定されたまま、点$P$は毎秒3$cm$の速さで直線$l$上を図の矢印の向きに進み、出発してから10秒後に停止する。
点$P$が出発してから$x$秒後の$OP$間の距離を$y cm$として次の問いに答えなさい。

①点$P$が出発してから点$O$と重なるまでの間について、$y$を$x$の式で表しなさい。

②点$P$が点$O$と重なってから停止するまでの間について、$y$を$x$の式で表しなさい。

③点$P$が出発してから停止するまでの間において、点$P$が円$O$の周上または内部にある時間は何秒間か求めなさい。

④点$P$が出来するのと同時に、毎秒1$cm$の一定の割合で円の半径が小さくなり始め、点$P$が停止するまでの間、円$O$は中心が固定されたまま徐々に小さくなっていくものとする。
点$P$が出発してから停止するまでの間において、点$P$が円$O$の周上または内部にある時間は何秒間か求めなさい。