双曲線 xy=k (K>0) 上の任意の点P(x0, y0) における接線がx軸、y軸と交わる点をそれぞれQ、Rとします。そのとき、
(1) 点Pは線分QRの中点であることを証明してください。
(2) 原点をOとすれば、三角形OQRの面積は点Pの位置に関係なく一定であることを証明してください。
この問題のヒントが、
点P(x0,y0) における接線の方程式 y-y0=f'(x0)(x-x0)
この接線の方程式で、y=0 とおいて、
点Qのx座標xQ が求まる Q(xQ,0)
この接線の方程式で x=0 とおいて
点Rのy座標yR が求まる R(0,yR)
です。
わかりづらいですが
x0、y0の0は小さい文字のつもりです。
お願いします。
No.4ベストアンサー
- 回答日時:
>双曲線 xy=k (K>0) 上の任意の点P(x0, y0) における接線がx軸、y軸と交わる点をそれぞれQ、Rとします。
>そのとき、
Pは、xy=k上の点だから、x0y0=k
xy=k>0より、y=k/x,y'=-k/x^2 接線の傾き=-k/x0^2
Pにおける接線は、y-y0=(-k/x0^2)(x-x0)……(ア)
>(1) 点Pは線分QRの中点であることを証明してください。
(ア)で、y=0とおくと、-y0=(-k/x0^2)(x-x0)
x-x0=(x0^2/k)×y0=(x0^2/k)×(k/x0)=x0 より、x=2x0
よって、Q(2x0,0)
(ア)で、x=0とおくと、y-y0=(-k/x0^2)×(-x0)=k/x0=y0より、y=2y0
よって、R(0,2y0)
QRの中点の
x座標=(1/2)(2x0+0)=x0,y座標=(1/2)(0+2y0)=y0
以上より、Pは、QRの中点
>(2) 原点をOとすれば、三角形OQRの面積は点Pの位置に関係なく一定であることを証明してください。
△OQR=(1/2)×OQ×OR=(1/2)×2x0×2y0=2x0y0=2k
よって、三角形OQRの面積は点Pの位置に関係なく一定である。
(xy=k>0より、x>0,y>0のときも、x<0,y<0のときも同じです。)
どうでしょうか?
No.3
- 回答日時:
(1)
ヒント通りにすればQ(xQ,0),R(0,yR)
なのでQRの中点M(xM,yM)は
(xM,yM)=(xQ/2,yR/2)
と求まります。
この中点M(xQ/2,yR/2)がP(x0,y0)と一致することを示せば良いです。
>点P(x0,y0) (x0≠0,y0≠0)における接線の方程式
y-y0=f'(x0)(x-x0)
xy=k(k>0)
y=f(x)=k/x
f'(x)=-k/x^2
y0=f(x0)=k/x0, f'(x0)=-k/x0^2 より
接線の方程式は
y-(k/x0)=-(k/x0^2)(x-x0)
∴y=-(k/x0^2)x+(2k/x0)
従って xQ=2x0, yR=2k/x0 ...(☆)
∴M(x0,k/x0)=M(x0,y0)
よって,QRの中点M(x0,y0)は接点の座標P(x0,y0)と同じ点である。
(2)
(1)より
△OQRの面積S=OQ*OR/2=xQ*yR/2
(☆)より
S=2x0*(2k/x0)/2=2k(一定)
(証明終り)
No.2
- 回答日時:
点P(x0,y0) における接線の方程式 y-y0=f'(x0)(x-x0)
>
y=f(x)のx=x0での接線の傾斜はf'(x0)です。そしてP(x0, y0)
での接線の方程式をy=f'(x0)x+Aとおくと、Pの座標を入れて
y0=f'(x0)x0+AよりA=y0-f'(x0)x0が得られ、この接線の方程式は
y=f'(x0)x+y0-f'(x0)x0=f'(x0)(x-x0)+y0となるので、移項すると
ヒントの式になります。
この接線の方程式で、y=0 とおいて、点Qのx座標xQ が求まるQ(xQ,0)
>
この接線がx軸と交わる点がQですから、その点のy座標は0。Qの
x座標をxQとすると、接線の方程式でy=0としたときのx、すなわち
y-y0=f'(x0)(x-x0)でy=0として-y0=f'(x0)(x-x0)から
(x-x0)=-y0/f'(x0)、x=x0-y0/f'(x0)ですからxQ=x0-y0/f'(x0)と
なります。Q=(x0-y0/f'(x0),0)です。
この接線の方程式で x=0 とおいて点Rのy座標yR が求まるR(0,yR)
>
この接線がy軸と交わる点がRですから、その点のx座標は0。Rの
y座標をyRとすると、接線の方程式でx=0としたときのy、すなわち
y-y0=f'(x0)(x-x0)でx=0としてy=y0-f'(x0)x0ですから、
yR=y0-f'(x0)x0となります。R=R(0,y0-f'(x0)x0)です。
あとはxy=k,y=f(x)=k/x,f'(x)=dy/dx=-k/x^2,f'(x0)=-k/(x0)^2
から証明できると思います。
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