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記事No.9230に関するスレッドです

解の個数?について / 浪人 [関東] [浪人生]
こんにちは。
数学の1対1の?Uという問題集(新課程でないもの)の微分分野、演習題16についての質問です。

y=x^4-8x^2+2x+20をCとし直線l: y=2x+4とする。このときこれらの交点はx=−2、2で接している。

この時、直線l上の点Pから曲線Cに接線を引く。このときlと異なる接線が1本だけひけるような点Pの座標を全て求めよ。

という問題です。



C上の1点をQ(a, a^4-8a^2+2a+20)としてそこでの接線をもとめ、この接線が直線l上の1点P(t, 2t+4)を通るとするとその式は

3a^4-4ta^3-8a^2+16ta-16=0・・・・・?@

となります。この時、題意を満たすときはa=2, -2で?@は成立することから

(a+2)(a-2)(3a^2-4ta+4)

に式変形しました。


ここからが質問なのですが、私はaは接点の位置だと意識しているのですが、そのaが重解、つまり同じ値が2つ存在するというのがどういうことなのかがいまいちわかりません・・・

今回の解の一つに(a+2)(a-2)^2(3a-2)となるようなtがあるのですが

この時aの解は  -2   2   2/3


と3つありますがこのうち  −2と2は直線lによる接点(複接線によるもの)、2/3はもう一本の直線による接点。

でも実際にはaの解は(a+2)(a-2)(a-2)(3a-2)

-2   2    2   2/3    

であるわけだから「2」の一つは直線lの接点を表しているとして、もう一つの「2」は何を表しているのでしょうか??

それとも、(a-2)^2がa=2,2と「2」を二つあらわしているという考え方が間違っていますか?
書いてて後者のような気がしてきましたが念のため聞かせてください・・・。

長文すみませんでした。

No.9229 - 2013/11/19(Tue) 11:40:14

Re: 解の個数?について / londontraffic [教育関係者]
浪人さんこんばんは.レスが遅くなってスイマセン.
早速いきたいのですが,その前に.
HNは個性的なものの方がよろしいので,再考をお願いします.

さて,いきましょう.

>今回の解の一つに(a+2)(a-2)^2(3a-2)となるようなtがあるのですが
ここですが,このときのtは2だと思うんですけど,どうやってt=2が出てきたか理解していますか?
おそらく解答では
3a^2-4ta+4=0がa=2を解に持つとき
となっていると思われますが,いかがでしょう?

aの4次方程式(a+2)(a-2)(3a^2-4ta+4)=0がa=2, -2とそれ以外の解をただ1つだけ持つときが,条件に当てはまります.
(あ)3a^2-4ta+4=0がa=2と2以外の解を持つ
(い)3a^2-4ta+4=0がa=-2と-2以外の解を持つ
(う)3a^2-4ta+4=0が2と-2以外の重解を持つ
が条件に当てはまるときで,上記の場合はこの(あ)のときです.

これをふまえてご質問の内容を考えていきますよ.
まず t=2 ですから,l上の点Pは(2,8).
これは直線lとCの2接点の一方ですね.で,
>でも実際にはaの解は(a+2)(a-2)(a-2)(3a-2)
>-2 2 2 2/3
>であるわけだから「2」の一つは直線lの接点を表しているとして、もう一つの「2」は何を表しているのでしょうか??

ですが,
-2と1つめの2は直線lの分です.でもう一つの2と2/3は,今回の問題
「lと異なる接線が1本」
の直線とCの交点です.

いかがでしょうか.分からないところは,遠慮無くカキコしてくださいね.

添付したグラフですが,濃いのは曲線C.薄い直線のうち傾きが正のものは直線l.そしてもう一方が「lと異なる接線」です.
参考にどうぞ.

No.9230 - 2013/11/21(Thu) 17:45:23

Re: 解の個数?について / k.d [浪人生]

回答の方ありがとうございます。
今回において2は接点と交点の二つを表していたのですね…

aの四次方程式はそもそも点Pを通るCの接線という風に考えていたのでaは接点のみを表すと考えていましたが、よく考えるとその接線もaの値によっては接点とは、別に交わる事はあるわけでそうするとaの値も接点意外、交点も表すのですね。

今回回答において3a^2-4ta+4=0のaが±2か重解をもつ事が条件を満たすというのはある値aに対して接点は一つしか取り得ないから重解であるならば接点と別の接線による交点であるはずであり、接線の数は2本いえるから、という事でいいのでしょうか?

No.9233 - 2013/11/26(Tue) 18:53:43

Re: 解の個数?について / londontraffic [教育関係者]
はい.おそらくそうだと思いますよ.

そしてHNの再考,ありがとうございますm(_ _)m

No.9234 - 2013/11/27(Wed) 17:51:04

Re: 解の個数?について / k.d [浪人生]
> はい.おそらくそうだと思いますよ

私の日本語がうまくなかったようで申し訳ありません。
文意を読み取っていただきありがとうございます。

丁寧な回答ありがとうございました。
また何かありましたらよろしくお願いします!

No.9235 - 2013/11/28(Thu) 00:51:35