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重要 例題 104 放物線と円の共有点・接点
放物線 y=x2+α と円x+y2=9について,次のものを求めよ。
(1)この放物線と円が接するとき, 定数 αの値
(2)異なる4個の交点をもつような定数αの値の範囲
指針 放物線と円の共有点についても,これまで学習した方針
接点 重解
共有点 実数解
で考えればよい。
この問題では,xを消去して, yの2次方程式(y-a)+y'=9の
実数解,重解を考える。 放物線の頂点はy軸上にあることにも
注意。
(1) 放物線と円が接するとは,円と放物線が共通の接線をも
つことである。この問題では, 右の図のように, 2点で接する
場合と1点で接する場合がある。
(2) 放物線を上下に動かし、 (1) の結果も利用して条件を満たす
αの値の範囲を見極める。
い点で
\接する
-34p
定まる。り
2点で接する
xを消去すると
次方程式が導かれる。
3y3...
=3
(2)の
したが
(g) 放物
る27
よっ
なお、
[1]
ya
[2]
3-
[3]
(1) y=x2+α から
x2=y-a
解答
これをx2+y2=9に代入して
の実
1
f
の解り
よって y2+y-a-9=0 ...... ①
ここで,x'+y2=9から
(y-a)+y2=9
x2=9-20
ゆえに
[2]
a=-3
[1] 放物線と円が2点 [1]
で接する場合
2次方程式 ① は②の
範囲にある重解をもつ。
よって、 ①の判別式を
みが
重をもてばよい
の交点
Dとすると D=0
D=12-4・1・(-a-9)
37
4
=4a+37
であるから
4a+37=0 すなわち
37
a=-
4
13
の異なる方の実
あり
(×)
2~
①から
ゆえに、L
のグラフと
M2
[2] 放物線と円が1点で接する場合
以上から、 求めるαの値は
図から,点 (0,3), (0, -3) で接する場合で a=±3
このとき、①の解は y=-- となり、②を満たす。
2次方程式
py2+gy+r=00
重解は y=-1
a1-
37
4
頂点の座標に注意
±3
(2) 放物線と円が4個の共有点をもつのは,右の図から,
37
放物線の頂点 (0, α)が,点(0, -3)から点(0, -3)
を結ぶ線分上(端点を除く)にあるときである。
したがって
_37
<a<-3
4
-3-
2=gly
がリニ
(2)200
なる2つ
(2)