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東京工業大学 1985年度
理系数学 第4問

問題

平面上の点 を通る曲線 上の である任意の点 について,その点での の接線が点 を通るという。この曲線の方程式を求めよ。

出典:東京工業大学 1985年度 前期 理系 第4問

方針

接線の傾きを,点 と指定された通過点の2点から計算する。得られる関係は である。これを一般の微分方程式として扱うのではなく, を直接計算して定数であることを示し,曲線が を通ることから定数を決める。

解答

曲線 上の の点 における接線の傾きは である。一方,この接線はを通るから,2点 を結ぶ直線の傾きに等しい。よって

である。

ここで の範囲で

である。したがって の部分でも の部分でも, はそれぞれ定数である。

曲線 は点 を通る曲線であり,その両側の枝は に近づくと が2に近づく。したがって上の定数はいずれも

である。ゆえにすなわち,求める曲線の方程式はである。実際この曲線では であり,接線は指定された点を通る。