質問<3341>
「「微分(中点の軌跡)」」
日付 2006/8/25
質問者 ゆき


初めまして。
早速ですが曲線y=x3乗+3px2乗+3px+1が極大となる点A,極小となる点Bをもつように
pの値が変化するとき、線ABの中点Mの軌跡を求めよ。
という問題が分かりません。助けてください・・・

★完全解答希望★

お便り
日付 2006/8/30
回答者 μg


f(x)=y=\(x^{3}\)+3p\(x^{2}\)+3px+1とおく
f'(x)=3\(x^{2}\)+6px+3p
=3(\(x^{2}\)+2px+p) …①
極大、極小となる点をもつのでf'(x)=0は異なる2つの実数解をもつ。
すなわちD/4=\(p^{2}\)-p>0
p(p-1)>0 ∴p<0, 1<p …②
また、点A、Bの座標をそれぞれ(α, f(α)),(β, f(β))とすると、
①と解と係数の関係より、
{ α+β=-2p
{ αβ=p
点Mの座標は( (α+β)/2, (f(α)+f(β))/2) )であるから、
(α+β)/2 = -2\(\frac{p}{2}\) = -p
(f(α)+f(β))/2)
= {α^3+3pα^2+3pα+1+β^3+3pβ^2+3pβ+1}/2
= {(α^3+β^3)+3p(α^2+β^2)+3p(α+β)+2}/2
= {(α+β)(α^2-αβ+β^2)+3p(α^2+β^2)+3p(α+β)+2}/2
= {(α+β)((α+β\()^{2}\)-3αβ)+3p((α+β\()^{2}\)-2αβ)+3p(α+β)+2}/2
= {-2p((-2p\()^{2}\)-3p)+3p((-2p\()^{2}\)-2p)+3p(-2p)+2}/2
= {-2p(4\(p^{2}\)-3p)+3p(4\(p^{2}\)-2p)-6\(p^{2}\)+2}/2
= {-8\(p^{3}\)+6p+12\(p^{3}\)-6\(p^{2}\)-6\(p^{2}\)+2}/2
= {4\(p^{3}\)-6\(p^{2}\)+2}/2
= 2\(p^{3}\)-3\(p^{2}\)+1
よって点Mの座標は(-p, 2\(p^{3}\)-3\(p^{2}\)+1)
①より-p<-1, 0<-p,
また
2\(p^{3}\)-3\(p^{2}\)+1=-2(-p\()^{3}\)-3(-p\()^{2}\)+1
よって点Mの軌跡は
y = -2\(x^{3}\)-3\(x^{2}\)+1 (x<-1, 0<x)