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2016年12月29日

23010 大人のさび落とし 曲線上の 接線 法線

雨の日の スローライフの部屋



曲線上に おける 接線、法線の 問題です

接線に 垂直なのが 法線

接線と法線の 傾きの積は -1 になる

行ってみましょう



HPNX0001.JPG




グラフ 上の 点で

第一象限なので


第一象限の中で α α3乗 

グラフ 上だから x=α なら y=α3乗だよね


接線の 公式を 持ってきて


法線の 公式を 持ってきて



HPNX0001 (1).JPG



f(x)

f’(x) を 使うので


yを 微分して

これで

グラフ上の 点 α における

接線は




HPNX0003.JPG






法線の方は

傾きが マイナス 逆数だから


HPNX0004.JPG




こんな感じで

代入して



HPNX0005.JPG


へてから

(2) は

点Pにおける 接線が

x軸 ý軸 と 元の 曲線と

交わるところを

それぞれ 

Q,R,S

とすると


PQ:QR:RSは一定 であることを 示せ




HPNX0006.JPG



図を 書いてみるじゃナイスカ

Pは 第一象限

その接線が

x軸と 交わり Q

y軸r\と交わり R

さらに 元の曲線と 交わって S



HPNX0007.JPG




まず

Qは x軸上だから y=0 を

接線に代入すればさ

x=2α/3



HPNX0008.JPG



R は ちょっと 置いといて

接線が 元の曲線と交わる点Sは


曲線のグラフと 接線の グラフの

交わりだから

= に なるところだからさ


連立にするでしょ

HPNX0009.JPG




= で むすんで

整理して

これを 因数分解できれば

答えが出る

すぐ思いつかないんですが

HPNX0010.JPG




接線は 接しているッテいいますが

その接点は 曲線上の点ですので


( 点 存在するけど 面積がない存在

  そこかしこに あるでしょ

  下敷きと 定規で 交点を作れば

   交点は あるけど

   面積は ないよね )


接点の αは この方程式の 解にある

x=α

xーα=0

(x−α)

割り算じゃナイスカ






HPNX0011.JPG




割り切れたでしょ

さらに

因数分解して


HPNX0012.JPG



α もしくは −2α

なんだけど

かっこ二乗になってる (x−α)の方は 接点なので

Sの x 座標は −2α




HPNX0013.JPG




Pと Sから x軸に向かって 垂線を おろし

それぞれ P'  S' として







HPNX0014.JPG



それぞれの x座標で

比の値を

計算すると


文字が 消えて

1:2:6

一定でしょ



HPNX0015.JPG



しばらくお待ちください




HPNX0016.JPG



類題

接線と 法線を 求めよ


HPNX0017.JPG




接線の公式を

書いておいてでね

一回微分も 必要なので

やっといてですね



HPNX0018.JPG



x=2の時の 接線は

f(2)=0

f’(2)=2




HPNX0019.JPG



公式に代入して


こんな感じ



HPNX0020.JPG


法線は

傾きが −逆数だからにしてですね

こうだ



HPNX0021.JPG



ちょっと ぼうっとしてですね



HPNX0022.JPG



何なに

y= X二乗 の 原点以外の点の

接線 法線が 


y軸と 交わる点を

それぞれ T、N とすると

線分TNの 長さは  どんな 範囲になるか


HPNX0023.JPG


まずは

接線 と 法線を 求めねば

aは 0でない点で

グラフ上の点で

(a,a二乗)

yの 微分も 計算して


HPNX0024.JPG



接線は 公式から

こうなってこうなってこう




HPNX0025.JPG


法線は

公式から

だから こうなって こうなってこう





HPNX0026.JPG



接線
 
法線


が出たとこで



HPNX0027.JPG




それぞれの y軸との 交点は


x=0 を 


それぞれに 代入して


HPNX0028.JPG




プラス マイナス

あったとしてもですね


線分の 長さなので

絶対値を つけて


HPNX0029.JPG




aは=0では ないので

2a二乗は>0  と 1/2


TN   >  1/2


HPNX0030.JPG




関数があって ですね

このグラフ上の 点

(3 f(3)) における 接線が

この グラフと 出会う点を

A,Bとするとき

AB の 長さを

もとめなさい


なんですが


HPNX0031.JPG




まづ 接線を 求めるべく

f(x) を 微分して

f’(x)に x=3を 代入して

接線の 傾きを 出すと

-4

(  算数間違ってしまって 面倒だから 電卓つかっちゃった)



HPNX0032.JPG




接線の 公式に 代入して けいさんすると



HPNX0033.JPG



接線は これだよと


再び

接線が

グラフと 出会うんだから

連立 方程式じゃナイスカ
HPNX0034.JPG




= で 結んで

整理して =0 にして

xで くくりだして


HPNX0035.JPG



ところで

接線と 曲線の 連立方程式で

接線の 接点は この 曲線上に あるのだから

接点の x=3 は

この連立方程式の 解 の 一つじゃナイスカ



HPNX0036.JPG




x=3 

x−3=0

(x−3) で xの 3次の 方を 割り算すると

割り切れるはずですので


やってみると


HPNX0037.JPG




さらに

因数分解 してみると


HPNX0038.JPG



x= 3のところは 接点なので


それ以外のところ

0 のとこと −1のとこが

再び グラフと 出会うとこですよ




HPNX0039.JPG



A、B、


それぞれ 点の座標を

x=0 x=−1を

元の 曲線に 代入するでしょ


( 接線に 代入した方が 速かったですが)



HPNX0040.JPG







ここからは 数1で

2点間の 距離は こんな 公式があるので


HPNX0041.JPG




ABは √17



HPNX0042.JPG







( 晴れ部屋へ 家庭菜園5F 4F 3F 2F 1 Fざっかや

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