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島根大学/2017年度/前期

島根大学 2017年 数学 第3問解答・解説

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1問題

島根大学2017年度第3問

(共通問題)次の問いに答えよ。

(1) 直線 y=mx+ny=mx+n が楕円 x2+y24=1\displaystyle x^2+\frac{y^2}{4}=1 に接するための条件を m,nm,n を用いて表せ。

(2) 点 (2,1)(2,1) から楕円 x2+y24=1\displaystyle x^2+\frac{y^2}{4}=1 に引いた2つの接線が直交することを示せ。

(3) 楕円 x2+y24=1\displaystyle x^2+\frac{y^2}{4}=1 の直交する2つの接線の交点の軌跡を求めよ。

まずは自分で解いてみましょう。詰まったら「考え方」、解けたら「答え」で確かめられます。

2解答

解答を見る答えはこの解答の中にあります

QC照合記録:MM-c0947df07017-Q3

独立結果: (1)n2=m2+4,(2)m1=2+133,m2=2−133,m1m2=−1,(3)x2+y2=5.\displaystyle \begin{aligned} (1)\quad &n^2=m^2+4,\\ (2)\quad &m_1=\frac{2+\sqrt{13}}{3},\quad m_2=\frac{2-\sqrt{13}}{3},\quad m_1m_2=-1,\\ (3)\quad &x^2+y^2=5. \end{aligned} (3)では交点を (u,v)(u,v) として接線傾きの方程式を作り、解と係数から必要性を示した。逆方向は判別式が正であることと傾きの積が −1-1 であることを確認し、u2=1u^2=1 の4点は垂直接線と水平接線を別途調べた。

範囲・分類 高校範囲内(数学IIの二次方程式・判別式・直線、数学Cの楕円)。大学数学の定理は使用しない。 単元:数学II「図形と方程式」、数学C「平面上の曲線」の楕円。 方法:代入と判別式、根と係数、接線傾きと直交判定、垂直接線の別扱い。 テーマ:楕円の接線および直交接線の交点軌跡。

表示・actual 旧採用JSONの最終答案・解答・方針文字列を検査し、C0制御文字は0、中括弧数は一致し、表示数式区切り

\[...\]

は13組で対応する。具体的な現行テキスト欠陥は見つからなかった。完全な本番テンプレートPDFの描画は未確認のためUNVERIFIED。actualも内部モデルの実測がなくUNVERIFIED。

この問題で使う考え方

  • 直線を楕円へ代入して判別式を使う、接線傾きの二次方程式・根と係数、垂直接線を別扱い

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