放物線y=x^2に接する2本の接線が点(1、t)を通る。
2本の接線が直交するときのtの値を求めよ。
★希望★完全解答★
放物線y=x^2に接する2本の接線が点(1、t)を通る。
2本の接線が直交するときのtの値を求めよ。
★希望★完全解答★
y=\(x^{2}\) の導関数 y'=2x より、
x=a における y=\(x^{2}\) の接線は、
y=2a(x-a)+\(a^{2}\) すなわち y=2ax-\(a^{2}\)
同様に、x=b (a<b) における接線は、
y=2bx-\(b^{2}\)
この2接線が点(1,t)を通る時、
t=2a-\(a^{2}\) …(1)
t=2b-\(b^{2}\) …(2)
(1),(2)辺々引いて
2a-\(a^{2}\)=2b-\(b^{2}\)
0=(a-b)(a+b-2)
a+b=2 (∵a≠b)
また、2接線が垂直な時、傾きの積が -1、よって
4ab=-1
ab=-\(\frac{1}{4}\)
(1),(2)辺々足して
2t=2(a+b)-(\(a^{2}\)+\(b^{2}\))
=2(a+b)-(a+b\()^{2}\)+2ab
=2・2-\(2^{2}\)+2・(-\(\frac{1}{4}\))
=-\(\frac{1}{2}\)
よって、t=-\(\frac{1}{4}\) …(答え)
この条件を満たす a,b は、方程式 \(p^{2}\)-2p-\(\frac{1}{4}\)=0 の2解、
(a,b)=(1-\(\sqrt{\quad}\)\(\frac{5}{2}\), 1+\(\sqrt{\quad}\)\(\frac{5}{2}\)) が存在する。