今年中三になるものです。さっそく質問お願いします。 (1)空間の点(10,0,0)を中心とする半径9の球面をSとし、点(0,10,0)を中心とする半径8の球面をKとする。S,k接し原点を通る長さ1の方向ベクトル(a、b、c)、(c≧0)をすべて求めよ。 (2)点p(α、β)がα^2+β^2+αβ<1を満たして動くとき、 点Q(α+β、αβ)の動く範囲を図示せよ。 友達に問題を聞いて答えがありません。2つもあるんですがどうぞよろしくお願いします。
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20579.Re: こんにちは |
名前:X 日付:4月2日(土) 19時0分 |
友達は高校生?? (2) α+β=x,αβ=y @ とおくと、解と係数の関係から、α,βはtの2次方程式 t^2-xt+y=0 A の2つの解であるから、α,βが実数であることを用いると、@の解の判別式をDとしたとき D=x^2-4y≧0 B 次に与えられた不等式から (α+β)^2-αβ<1 であるから@を代入して x^2-y<1 C 以上BCより求める領域は y≦(1/4)x^2,y>x^2-1 の共通領域。
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20580.Re: こんにちは |
名前:けいた 日付:4月2日(土) 19時19分 |
いえ、中学生です。わかりやす解答ありがとうございます。解と係数の関係は思いつかなかったです。
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20581.Re: こんにちは |
名前:けいた 日付:4月2日(土) 19時29分 |
あ、すいませんxさん。(3)の判別式なんですが不等号にイコールじゃないとだめなんですか?
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20589.Re: こんにちは |
名前:X 日付:4月3日(日) 16時28分 |
イコールは必要ですよ。
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20590.Re: こんにちは |
名前:X 日付:4月3日(日) 16時28分 |
(1) 「原点を通る長さ1の方向ベクトル」を 「原点を通る直線の長さ1の方向ベクトル」 とみて解きます。 条件から問題の直線と円S,Kの接点をP,Q, 中心をA,Bと置き、P,Qからx軸,y軸に下ろした垂線の足をC,D と置きます。 すると ↑OP=(OPcos∠POC,OP(sin∠POC)cosθ,OP(sin∠POC)sinθ) (但し0≦θ<2π) と表され、 OP=√(OA^2-AP^2)=√(10^2-9^2)=√19 cos∠POC=OP/OA=√19/10 sin∠POC=AP/OA=9/10 ∴↑OP=(√19/10)(√19,9cosθ,9sinθ) @ 同様に ↑OQ=(OQ(sin∠QOD)cosφ,OQcos∠QOD,OQ(sin∠QOD)sinφ) (但し0≦φ<2π) と表され、 OQ=√(OB^2-BQ^2)=√(10^2-8^2)=6 cos∠QOD=OQ/OB=3/5 sin∠QOD=BQ/OB=4/5 ∴↑OQ=(6/5)(4cosφ,3,4sinφ) A ここで問題の接線が存在するためには ↑OQ=k↑OP(但しk>0) でなければならないので、@Aの各成分を比較して 19k/10=(24/5)cosφ B (9k√19/10)cosθ=18/5 C (9k√19/10)sinθ=(24/5)sinφ D B^2+C^2+D^2より {(19/10)^2+19(9/10)^2}k^2=(24/5)^2+(18/5)^2 ∴k^2=36/19 ∴k=6/√19 E これをBCに代入し cosφ=√19/8,cosθ=2/3 又DEよりsinθ、sinφの符号は同じになるから sinφ=±√45/8,sinθ=±√5/3(複号同順) 従って↑OP=(√19/10)(√19,6,±3√5) ∴(a,b,c)=±↑OP/OP=±(1/10)(√19,6,±3√5)(複号任意) となるが、c≧0ゆえ (a,b,c)=(1/10)(±√19,±6,3√5)(複号同順)
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20591.Re: こんにちは |
名前:X 日付:4月3日(日) 16時31分 |
・・・と解答を書いてみましたが、問題の内容はどう見ても高校数学の理解が無いと解けません。 けいたさんはこれをクイズ感覚で見られているのでしょうか??
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20596.Re: こんにちは |
名前:けいた 日付:4月3日(日) 16時52分 |
ありがとうございました!大変よく分かりました!中学生だけど数学は高校の復習をしています。空間ベクトルが苦手なもので・・・。また質問します!
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