福田の数学〜立教大学2021年理学部第2問〜2直線のなす角の最大 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜立教大学2021年理学部第2問〜2直線のなす角の最大

問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{2}}$座標平面において、放物線$y=x^2$上の点でx座標が$p,p+1,p+2$である点を
それぞれ$P,Q,R$とする。また、直線PQの傾きを$m_1$、直線PRの傾きを$m_2$、
$\angle QPR=\theta$とする。

(1)$m_1,\ m_2$をそれぞれ$p$を用いて表せ。
(2)$p$が実数全体を動くとき、$m_1m_2$の最小値を求めよ。
(3)$\tan\theta$を$p$を用いて表せ。
(4)$p$が実数全体を動くとき、$\theta$が最大になる$p$の値を求めよ。

2021立教大学理工学部過去問
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指導講師: JiroFukuda Math Channel
問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{2}}$座標平面において、放物線$y=x^2$上の点でx座標が$p,p+1,p+2$である点を
それぞれ$P,Q,R$とする。また、直線PQの傾きを$m_1$、直線PRの傾きを$m_2$、
$\angle QPR=\theta$とする。

(1)$m_1,\ m_2$をそれぞれ$p$を用いて表せ。
(2)$p$が実数全体を動くとき、$m_1m_2$の最小値を求めよ。
(3)$\tan\theta$を$p$を用いて表せ。
(4)$p$が実数全体を動くとき、$\theta$が最大になる$p$の値を求めよ。

2021立教大学理工学部過去問
投稿日:2021.10.07

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指導講師: JiroFukuda Math Channel
問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{1}}$[1](1)次の問題Aについて考えよう。
問題A 関数$y=\sin\theta+\sqrt3\cos\theta (0 \leqq \theta \leqq \frac{\pi}{2})$の最大値を求めよ。

$\sin\frac{\pi}{\boxed{ア}}=\frac{\sqrt3}{2}, \cos\frac{\pi}{\boxed{ア}}=\frac{1}{2}$ であるから、三角関数の合成により
$y=\boxed{イ}\sin(\theta+\frac{\pi}{\boxed{ア}})$
と変形できる。よって、yは$\theta=\frac{\pi}{\boxed{ウ}}$で最大値$\boxed{エ}$をとる。

(2)pを定数とし、次の問題Bについて考えよう。
問題B 関数$y=\sin\theta+p\cos\theta (0 \leqq \theta \leqq \frac{\pi}{2})$の最大値を求めよ。
$(\textrm{i})p=0$のとき、yは$\theta=\frac{\pi}{\boxed{オ}}$で最大値$\boxed{カ}$をとる。

$(\textrm{ii})p \gt 0$のときは、加法定理$\cos(\theta-\alpha)=\cos\theta\cos\alpha+\sin\theta\sin\alpha$を用いると
$y=\sin\theta+p\cos\theta=\sqrt{\boxed{キ}}\cos(\theta-\alpha)$

と表すことができる。ただし$\alphaは\sin\alpha=\frac{\boxed{ク}}{\sqrt{\boxed{キ}}}, \cos\alpha=\frac{\boxed{ケ}}{\sqrt{\boxed{キ}}}, 0 \lt \alpha \lt \frac{\pi}{2}$

を満たすものとする。このとき、yは$\theta=\boxed{コ}$で最大値$\sqrt{\boxed{サ}}$をとる。

$(\textrm{iii})p \lt 0$のとき、$y$は$\theta=\boxed{シ}$で最大値$\sqrt{\boxed{ス}}$をとる。

$\boxed{キ}~\boxed{ケ}、\boxed{サ}、\boxed{ス}$の解答群
⓪-1   ①1   ②-p   ③p   \\
④1-p   ⑤1+p   ⑥-p^2   ⑦p^2   ⑧1-p^2   \\
⑨1+p^2   ⓐ(1-p)^2   ⓑ(1+p^2)   \\

$\boxed{コ}、\boxed{シ}$の解答群
⓪$0$    ①$\alpha$    ②$\frac{\pi}{2}$

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