【数Ⅱ】中高一貫校問題集3(数式・関数編)376:図形と式:円と直線:定点通過の解法! x²+y²-2mx-2m-2=0がmに関係なく通る点は? - 質問解決D.B.(データベース)

【数Ⅱ】中高一貫校問題集3(数式・関数編)376:図形と式:円と直線:定点通過の解法! x²+y²-2mx-2m-2=0がmに関係なく通る点は?

問題文全文(内容文):
4S数学Ⅱ・図形と方程式・問題379
x²+y²-2mx-2m-2=0がmに関係なく通る点を求めよ。
単元: #数Ⅱ#図形と方程式#円と方程式#数学(高校生)
教材: #TK数学#TK数学問題集3(数式・関数編)#中高教材
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
4S数学Ⅱ・図形と方程式・問題379
x²+y²-2mx-2m-2=0がmに関係なく通る点を求めよ。
投稿日:2020.09.25

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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
(1)座標平面上の点P(x,y)を、点T(s,t)を中心として半時計周りに角αだけ
回転させるときに、点Pが点P'(x',y')に移るとする。x'とy'をx,y,s,t,α
の式で表すとx=    , y=    となる。
(2)aを正の実数とする。原点O(0,0)とする半径aの円Cに、半径a2で原点O
を通る円Kを点A(a,0)において内接させる。この円Kを円Cに沿って
滑らないように転がす。ただし、KとCの接点がC上を半時計回りに動くようにする。
そして、接点の座標がはじめて(acosβ,asinβ)(0β2π)となるようにする。
円Kに対するこの操作は次の2段階の操作を続けて行うことと同等である。
(i)点B(a2,0)を中心として、円Kを    に角    だけ回転させる。
(ii)原点Oを中心として、円Kを    に角    だけ回転させる。

    ,    ,    ,    の選択肢
時計回り,反時計回り,β,2β,12β

(3)円Kが点Aにおいて円Cに内接しているとき、Kの内部に固定された点Q(b,0)
(ただし、0<b<a)をとる。円Kを、Cとの接点がC上を一周するまで(2)に述べた
やり方でCに沿って転がすとき、点Qが動いてできる曲線をS1とする。S1上の
点の座標を(x,y)として、S1の方程式をx,yを用いて書くと    となる。

(4)円Kが点Aにおいて円Cに内接しているとき、円Cに固定された点R(0,a)をとる。
今度は円Kを固定して、円Cの方をKに接した状態で滑らないようにKに沿って転がす。
2つの円の接点が円Kを    回転したとき、点Rははじめてもとの位置
(0,a)に戻る。Rが描く曲線をS2とする。原点Oを極とし、x軸の正の部分を
始線とする極座標#(r,θ)によるS2の極方程式はr=    である。
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問題文全文(内容文):
[1]座標平面上に点A(-8,0)をとる。また、不等式
x2+y24x10y+40
の表す領域をDとする。

(1)領域Dは、中心が点(    ,    )、半径が    の円の
    である。

    の解答群
⓪ 周   ① 内部   ② 外部   
③ 周および内部   ④ 周および外部  

以下、点(    ,    )をQとし、方程式
x2+y24x10y+4=0
の表す図形をCとする。

(2)点Aを通る直線と領域Dが共有点をもつのはどのようなときかを考えよう。
(i)(1)により、直線y=    は点Aを通るCの接線の一つとなること
がわかる。
太郎さんと花子さんは点Aを通るCのもう一つの接線について話している。
点Aを通り、傾きがkの直線をlとする。

太郎:直線lの方程式はy=k(x+8)と表すことができるから、
これを
x2+y24x10y+4=0
に代入することで接線を求められそうだね。
花子:x軸と直線AQのなす角のタンジェントに着目することでも
求められそうだよ。

(ii) 太郎さんの求め方について考えてみよう。
y=k(x+8)x2+y24x10y+4=0に代入すると、
xについての2次方程式
(k2+1)x2+(16k210k4)x+64k280k+4=0
が得られる。この方程式が    ときのkの値が接線の傾きとなる。

    の解答群
⓪重解をもつ
①異なる2つの実数解をもち、1つは0である
②異なる2つの正の実数解をもつ
③正の実数解と負の実数解をもつ
④異なる2つの負の実数解をもつ
⑤異なる2つの虚数解をもつ

(iii)花子さんの求め方について考えてみよう。
x軸と直線AQのなす角をθ(0<θπ2)とすると
tanθ=        
であり、直線y=    と異なる接線の傾きはtan    
と表すことができる。

    の解答群
θ   ①2θ   ②(θ+π2)
(θπ2)   ④(θ+π)   ⑤(θπ)
(2θ+π2)   ⑦(2θπ2)

(iv)点Aを通るCの接線のうち、直線y=    と異なる接線の傾き
k0とする。このとき、(ii)または(iii)の考え方を用いることにより
k0=        
であることがわかる。
直線lと領域Dが共有点をもつようなkの値の範囲は    である。

    の解答群
k>k0 ①kk0
k<k0 ③kk0
0<k<k0 ⑤0kk0

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問題文全文(内容文):
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