第1問 図形と方程式・微分法
放物線の接線・2接点の座標・ベクトルの内積と外積・最大最小への帰着当サイトの体感難易度:やや難
(1)接点の 座標 を で表す
答
方針接点の 座標を とおいて接線を立て、点 を通る条件を の2次方程式にする。 がきれいに消えて完全平方になるのがこの問題の芯。
の における接線は 。これが を通るので
だから 。 より 。
答案で省略しない方がよい点
- は を中心に と対称に並ぶ。この対称性が (2) 以降の計算をすべて軽くする。
(2) のとき を で表す
答
方針 は と のなす角なので、直角は内積が 。成分を でくくると、 が現れて一気に片づく。
(1) より、 座標の差を整理すると
内積は
だから、これが になるのは 、すなわち 。
検算
とすると 、、、。 で直角になる。
答案で省略しない方がよい点
- 座標の差は 。 でくくる形に揃えておくと、内積も外積も見通しがよくなる。
(3) のとき を で表す
答
方針 を使う。 なので、外積の大きさを分子、内積を分母に置けば鈍角のとき自動的に負になり、場合分けが要らない。
外積( 成分)は、 を含む項が打ち消し合って
大きさは 。(2) の内積と合わせて
検算
分母が になるのは のときで、(2) の直角の条件とちょうど一致する。式のつながりが取れている。
答案で省略しない方がよい点
- の分母に絶対値を付けない。付けると鈍角のときに符号が合わなくなる。分子だけ絶対値を取る。
(4)すべての実数 で となる の範囲を求める
答
方針 とおくと 。 なら で自動的に条件を満たすので、1本の不等式 にまとめられる。
- のとき … 内積が 以下なので 。条件は成り立つ
- のとき … は鋭角で、
なので、 の場合も2つめの不等式に含まれる。よって求める条件は「すべての で 」。 は で最大になるから
とおいて整理すると
より 。 と合わせて 。
検算
では 、 で 。等号がちょうど達成される。 では となり で条件を外れる。
答案で省略しない方がよい点
- の場合を「 が負だから」と切り捨てない。 はむしろ条件を満たす側。
- について最悪の場合は 。 は が大きいほど小さくなるので、 の最大値で押さえる。




