平面上の点(a,b)は円x^2+y^2-100=0ー?@上を動き、点(c,d)は円x^2+y^2-6x-8y+24=0ー?A上を動くものとする。 (1)ac+bd=0を満たす(a,b)と(c,d)の例を一組あげよ。 (2)ac+bdの最大値を求めよ。
(2) ac+bdをbの関数としてf(b)とおく。2≦c≦4,3≦d≦5より、f(b)が最大値をとるのは0<a≦10,0<b≦10のときであり、a=√(100-b^2)。よってf(b)=c√(100-b^2)+db。f '(b)={d√(100-b^2)-bc}/√(100-b^2)より、f '(b)=0となるのはb=10d/√(c^2+d^2)のとき。y=d√(100-b^2)のグラフは原点を中心とする楕円であり、y=cbのグラフは原点を通る傾きが正の直線であるから、f(b)の最大値は、f(10d/√(c^2+d^2))=10√(c^2+d^2)。ここで、dは?Aをみたすから、c^2+d^2=6c+8d-24。これをzとおくと、zはcd平面(縦軸をd軸、横軸をc軸とする)における直線のd軸切片であり、2≦c≦4,3≦d≦5と、傾きが負であることから、(c,d)=(4,5)のとき最大値z=40をとる。従って、ac+bdの最大値は、10√40=20√10。
答え合わせお願いします。
また、(1)の答え方についてですが、ただac+bd=0を満たすa,b,c,dの値を書くだけでいいのですか?(1)から(2)への繋がりが見えるような解答が思いうかびません。
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No.18224 - 2012/08/05(Sun) 02:32:55
| ☆ Re: 高3 式と図形 / ヨッシー | | | 結論から言うと、(c,d)=(4,5) は?Aを満たさないので不正解です。
(1) を求めるにしても、ac+bd が、(a,b)と(c,d) の内積ととらえられるかが ポイントです。 ?Aの中心(3,4) を4/5倍、あるいは6/5倍した(12/5, 16/5) あるいは (18/5, 24/5)に対して、(3,4) を90°回転した(-4,3)あるいは (4,-3) を2倍した(-8,6)や(8,-6)を見つければ (-8,6) と (12/5, 16/5)、(8,-6)と(18/5, 24/5)などの 回答例が得られます。
すると(2) では、 点A(a,b)、点B(c,d)とおくと、 ac+bd=OA・OBcos∠AOB であり、 ・?Aは?@の内部にあるので、必ず∠AOB=0 に出来る ・OA=10(一定) なので、OBが最大になる点を見つければいいことになります。 それは(18/5, 24/5) であり、このときOB=6であるので、 ac+bd=6・10・1=60 が最大で、このとき、(a,b)=(6,8) となっています。
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No.18225 - 2012/08/05(Sun) 09:26:03 |
| ☆ Re: 高3 式と図形 / ITVISION | | | (2)の別解(三角関数を使う) ヨッシーさんのベクトルの内積ほどスマートではないですが 三角関数を使ってもできます。(以下略解です) a=10cosα,b=10sinα c=cosβ+3,d=sinβ+4
ac+bd=10cosα(cosβ+3)+10sinα(sinβ+4) =10(cosαcosβ+sinαsinβ+3cosα+4sinα) =10(cos(α-β)+5sin(α+θ))
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No.18227 - 2012/08/05(Sun) 10:22:57 |
| ☆ Re: 高3 式と図形 / ktdg | | | > ?Aの中心(3,4) を4/5倍、あるいは6/5倍した(12/5, 16/5) あるいは > (18/5, 24/5)に対して、(3,4) を90°回転した(-4,3)あるいは > (4,-3) を2倍した(-8,6)や(8,-6)を見つければ この操作で何をしているのかイマイチわかりません…
(2)についてはcd平面で、z=6c+8d-24がc^2+d^2-6c-8d+24=0に接するようにしてzの最大値を求めれば一応答えは出ました。(計算が滅茶苦茶めんどいので、内積を使ってとくのが一番賢い解き方ですが)
ITVISIONさんの三角関数を使ったとき方なんですが、10(cos(α-β)+sin(α+θ))の最大値はどのようにして求めるのでしょうか?
お手数かけますがよろしくお願い致します。
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No.18229 - 2012/08/06(Mon) 01:13:19 |
| ☆ Re: 高3 式と図形 / ITVISION | | | >ITVISIONさんの三角関数を使ったとき方なんですが、10(cos(α-β)+sin(α+θ))の最大値はどのようにして求めるのでしょうか? 10(cos(α-β) + 5sin(α+θ)) ですね
−6≦cos(α-β) + 5sin(α+θ)≦6 は良いですか? (この時点では実際に6になることは分かりません)
θは定数(0≦θ≦2π)は分かりますか?(三角関数の合成) α+θ=π/2 (+2nπ) となるαをとると sin(α+θ)=sin(π/2)=1 このαに対してβ=αとすると cos(α-β)=cos0=1
よってこのとき10(cos(α-β) + 5sin(α+θ))=60・・最大値
10(cos(α-β) + 5cos(α-θ')) の方が良かったかも。 (3つの円を描いてみると内積計算と同じ意味ということが分かるかも知れませんね。1つは小さいほうの円の中心を原点に移動したもの)
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No.18235 - 2012/08/06(Mon) 19:04:44 |
| ☆ Re: 高3 式と図形 / ktdg | | | No.18244 - 2012/08/07(Tue) 17:45:14 |
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