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放物線に接する二つの円

    Zob (id: 2212) (2023年7月19日23:19)
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    こちらの図で、C2とyの交点Qと、C1とyの交点P間が6ということしかわかっていないのですが、どうやって二つの円の半径を求めるのでしょうか。 解説どうかお願いします。

    Screenshot 2023-07-19 at 11.15.57 PM.png

    Screenshot 2023-07-20 at 9.21.36 AM.png

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年7月20日6:42)
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    Zobさん、おはようございます。初めての方かな?よろしく。 以下、書き換えました。2023/07/20 11:19 a,bが自然数だというのはすごく厳しい条件で、これがあればa,bは求まります。 方針を書きます。細かい計算は自分でやってみてください。 ①C₁、C₂の中心のy座標をt₁、t₂としておきますね。半径はa,bだから2円の方程式は書けます。 このt₁、t₂を使うと、PQの長さはa,bも使って表現できますね。 それを整理してt₂ーt₁=a+b+6。 ②円が放物線に接しているとき、2つの方程式からxを消去したyの2次方程式は重解を持つはずです。なぜなら2つの接点のy座標は同じなので解は1つしかないはずですから。 C₁については、$y=x^2,x^2+(y-t_1)^2=a^2$ からxを消去します。このyの2次方程式の判別式=0からt₁を求めると $t_1=\dfrac{1}{4}+a^2$ が得られました(計算には自信ないですが)。 同様にC₂についてもやると、$t_2=\dfrac{1}{4}+b^2$ が得られます。 ③このt₁、t₂を①の最後の式に入れればa,bだけの式ができて、これを満たす自然数解を求めよ、という問題になりますよ!! $b^2-a^2-a-b=6$ (a,bは自然数) ④この整数方程式を解くのですが、それは大丈夫でしょうか? 因数分解=整数という形にします。 $(a+b)(b-a-1)=6$ $a+b>0,a+b>b-a-1$ であることを考慮すれば、 $a+b=6,b-a-1=1$ か $a+b=3,b-a-1=2$ の2通りが考えられ、解いてみると適するものがa=2,b=4だけになって求まりました!!! ⑤このあとは共通内接線をもとめればいいですね。これは質問されていないので答えませんが(意地悪してるんじゃないですよ。これ以上書くのが大変なんです)、必要なら追加質問してください。 以上、概略ですが、これで大丈夫ですか? これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないとか、計算してもうまくいかないとか、コメント欄に返事を書いてください。それがないと、せっかく書いたものを読んでくれたのかどうか、書いたものが役に立ったのかどうか、こちらではわかりませんので。会話型をめざしています(笑)。よろしく。 なお、差し支えなければ、この問題の出典を教えてください。学校の教材?どこかの入試?
    Zob (id: 2212) (2023年7月20日7:43)
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    くさぼうぼうさん、おはようございます。 原文が英語なのですが、訳したのが下になります。 次のグラフでは、y軸上に中心C1とC2を持つ2つの別々の円が、それぞれ点AとBで2次方程式y = x2と交差している。直線C1AとC2Bはx軸に平行であり、円C1とC2はともに点PとQでy軸と交差する。 C1の半径はa、C2の半径はb、PQ = 6である。 aとbはともに自然数である。 1)aとbの値を求めよ 2)直線lは円C1、C2の共通内接戦である。直線lの方程式を求めよ。 条件らしい条件がaとbが自然数であるということくらいしかないのですが、どう求めるのでしょうか。 よろしくお願いします。。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年7月20日9:56)
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    コメントありがとうございます。a,bが自然数だというのはそうとう厳しい条件ですね。でもその条件があれば2円は決まるかもしれません。そうとう難しそうですが考えてみます。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年7月20日10:49)
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    上の回答に書きました。まだ方針だけです。読んで自分で計算してみてください。追加質問受けますよ!

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年7月20日10:58)
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    これから書きます。

    Zob (id: 2212) (2023年7月20日12:44)
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    丁寧に教えてくれてありがとうございます!②でxを消した後のy=a^2+(y-t1)^2からt1=1/4 +a^2を求めたところがわからなかったので、判別式を勉強しようと思います。③からは問題なく理解できました。 出典は、広尾学園高等学校の2021年度帰国生入試からです。他は簡単なのですが、この問題だけ全くわからず詰まっていました。 モヤモヤしてたので助かりました、ありがとうございます!

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年7月20日14:22)
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    お役に立てたならよかったです。上のコメントで「xを消した後のy=a^2+(y-t1)^2から」とありますが、ちょっと違いますね。y+(y-t1)^2=a^2 を整理してyの2次方程式にしますよ。その判別式を作ります。がんばってください。広尾高校帰国生用でしたか。この問題はむずかしいですね。

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