福田の数学〜早稲田大学2023年教育学部第4問〜円との最短距離が一定である点の軌跡 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜早稲田大学2023年教育学部第4問〜円との最短距離が一定である点の軌跡

問題文全文(内容文):
$\Large\boxed{4}$ 座標平面上の点(0,1)を中心として半径1の円を$C$とする。点P($x$,$y$)が$y$≧0の範囲にあり、PからCまでの最短距離は$ay$であるとする。ただし$a$は0<$a$<1を満たす定数である。このとき、次の問いに答えよ。
(1)点Pが円$C$の円周上または外部にあるとき、P($x$,$y$)が満たす方程式を求めよ。
(2)点Pが円$C$の円周上または内部にあるとき、P($x$,$y$)が満たす方程式を求めよ。
(3)$x$=$\displaystyle\frac{1}{2}$かつ0≦$y$≦2を満たす点P($x$,$y$)がちょうど3個存在するような定数$a$の範囲を求めよ。
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#図形と方程式#軌跡と領域#学校別大学入試過去問解説(数学)#早稲田大学#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$\Large\boxed{4}$ 座標平面上の点(0,1)を中心として半径1の円を$C$とする。点P($x$,$y$)が$y$≧0の範囲にあり、PからCまでの最短距離は$ay$であるとする。ただし$a$は0<$a$<1を満たす定数である。このとき、次の問いに答えよ。
(1)点Pが円$C$の円周上または外部にあるとき、P($x$,$y$)が満たす方程式を求めよ。
(2)点Pが円$C$の円周上または内部にあるとき、P($x$,$y$)が満たす方程式を求めよ。
(3)$x$=$\displaystyle\frac{1}{2}$かつ0≦$y$≦2を満たす点P($x$,$y$)がちょうど3個存在するような定数$a$の範囲を求めよ。
投稿日:2023.10.20

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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
\begin{eqnarray}
{\Large\boxed{2}} 実数からなる集合A,B,Cを次のように定義する。ただし、a \gt 0\\
A=\left\{x |\ |x| \lt a \right\}\\
B=\left\{x |\ (x+2)(x-5)(x^2+2x-7) \leqq 0 \right\}\\
C=\left\{x |\ 3^{\frac{x}{3}} \leqq \frac{1}{3}(x+4) \right\}\\
\\
(1)A \cap Bが空集合であるための必要十分条件はa \boxed{\ \ お\ \ } \ \boxed{\ \ \alpha\ \ }である。\\
(2)A \supset Bであるための必要十分条件はa \boxed{\ \ か\ \ } \ \boxed{\ \ \beta\ \ }である。\\
\\
\boxed{\ \ お\ \ },\ \boxed{\ \ か\ \ }の選択肢:(\textrm{a})= (\textrm{b})\lt  (\textrm{c})\leqq  (\textrm{d})\gt  (\textrm{e})\geqq (\textrm{f})≠  \\
\boxed{\ \ \alpha\ \ },\ \boxed{\ \ \beta\ \ }の選択肢:(\textrm{a})1 (\textrm{b})2  (\textrm{c})3  (\textrm{d})5  (\textrm{e})7 (\textrm{f})10  \\
(\textrm{g})-1+2\sqrt2 (\textrm{h})1+2\sqrt2 (\textrm{i})-2+\sqrt7 (\textrm{j})2+\sqrt7\\
\\
(3)-1 \boxed{\ \ き\ \ }Cであり、5 \boxed{\ \ く\ \ }Cである。\\
\boxed{\ \ き\ \ },\ \boxed{\ \ く\ \ }の選択肢:(\textrm{a})\in (\textrm{b})\notin (\textrm{c})\ni (\textrm{d})∋ (\textrm{e})= (\textrm{f})\subset (\textrm{g})\supset\\
(4)Cに属する整数は\boxed{\ \ オ\ \ }個ある。\\
(5)A \subset Cとなるaのうち、整数で最大のものは\boxed{\ \ カ\ \ }である。\\
(6)A \supset Cとなるaのうち、整数で最小のものは\boxed{\ \ キ\ \ }である。
\end{eqnarray}

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問題文全文(内容文):
正の整数$m$,定数関数でない整式$P(x)$である.

$\displaystyle\int_{0}^{x} {P(t)}^m dt=P(x^3)-P(0)$

$P(x)$を求めよ.

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問題文全文(内容文):
$x^2=2023+y$
$y^2=2023+x$

このときxyの値を求めよ.
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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
\begin{eqnarray}
{\Large\boxed{1}} [2]二つの関数f(x)=\frac{2^x+2^{-x}}{2}, g(x)=\frac{2^x-2^{-x}}{2} について考える。\\
(1)f(0)=\boxed{\ \ セ\ \ }, g(0)=\boxed{\ \ ソ\ \ }\ である。また、f(x)は\\
相加平均と相乗平均の関係から、x=\boxed{\ \ タ\ \ }で最小値\boxed{\ \ チ\ \ }をとる。\\
g(x)=-2となるxの値は\log_2(\sqrt{\boxed{\ \ ツ\ \ }}-\boxed{\ \ テ\ \ })である。\\
\\
(2)次の①~④は、xにどのような値を代入しても常に成り立つ。\\
f(-x)=\boxed{\ \ ト\ \ } \ldots①  g(-x)=\boxed{\ \ ナ\ \ } \ldots②\\
\left\{f(-x)\right\}^2-\left\{g(-x)\right\}^2=\boxed{\ \ ニ\ \ } \ldots③  
g(2x)=\boxed{\ \ ヌ\ \ }\ f(x)g(x) \ldots④\\
\\
\boxed{\ \ ト\ \ }、\boxed{\ \ ナ\ \ }の解答群\\
⓪f(x)    ①-f(x)    ②g(x)    ③-g(x)
\\
\\
(3)花子:①~④は三角関数の性質に似ているね。\\
太郎:三角関数の加法定理に類似した式(\textrm{A})~(\textrm{D})を考えてみたけど、常に\\
成り立つ式はあるだろうか。\\
花子:成り立たない式を見つけるために、式(\textrm{A})~(\textrm{D})の\betaに\\
何か具体的な値を代入して調べてみたら?\\
\\
太郎さんが考えた式\\
f(\alpha-\beta)=f(\alpha)g(\beta)+g(\alpha)f(\beta) \ldots(\textrm{A}) 
f(\alpha+\beta)=f(\alpha)g(\beta)+g(\alpha)f(\beta) \ldots(\textrm{B})\\
f(\alpha-\beta)=f(\alpha)g(\beta)+g(\alpha)f(\beta) \ldots(\textrm{C}) 
f(\alpha+\beta)=f(\alpha)g(\beta)-g(\alpha)f(\beta) \ldots(\textrm{D})\\
\\
(1),(2)で示されたことのいくつかを利用すると、式(\textrm{A})~(\textrm{D})のうち、\\
\boxed{\ \ ネ\ \ }以外の3つは成り立たないことが分かる。\boxed{\ \ ネ\ \ }は左辺と右辺を\\
それぞれ計算することによって成り立つことが確かめられる。\\
\\
\boxed{\ \ ネ\ \ }の解答群\\
⓪(\textrm{A})   ①(\textrm{B})   ②(\textrm{C})   ③(\textrm{D})
\end{eqnarray}

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指導講師: めいちゃんねる
問題文全文(内容文):
$(1)f(x)=3x^2-2x+ \displaystyle \int_{-1}^{1}f(t)dtを満たす関数f(x)を求めよ.$
$(2)f(x)=3x+\displaystyle \int_{0}^{1}(x+t)f(t)dtを満たす関数f(x)を求めよ.$
$(3)y=\displaystyle \int_{1}^{x}(t^2-2t-3)dtの極値を求めよ.$
$(4)\displaystyle \int_{1}^{x}f(t)dt=3x^2-2x+aを満たす関数f(x)と定数aを求めよ.$
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