重要 例 104 放物線と円の共有点・接点 |放物線y=x2+αと円x2+y2=9 について,次のものを求めよ。 内 (1) この放物線と円が接するとき,定数a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 共有点 実数解 接点重解 解答 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)+y²=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 aの値の範囲を見極める。 (1) y=x2+αから x2=y-a これを x2+y2=9 に代入して よって y2+y-a-9=0 ここで, x2+y2=9から [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。 -3 よって, ① の判別式を Dとすると D=0 D=12-4・1・(-a-9) =4a+37 x=-20 37 4 (y-a)+y²=9 以上から、求めるαの値は (2) 放物線 a= 1 2 3 0 -3 13 _37 4 a=- x 37 4a+370 すなわち α = - 4 [2] であるから このとき, ① の解はy=- [2] 放物線と円が1点で接する場合 図から,点 (0, 3),(0, -3) で接する場合で a=±3 37 ±3 4' -3 となり,②を満たす。 3 00000 5098 ゆえに3≦y≦3 a=-3 yA 3 0 基本的 1点で 接する 2点で接する 100) & x を消去すると,yの2 次方程式が導かれる。 ...... a=3 3→ -3 03 -3 2次方程式 by2+qy+r=0の g 重解はy=2p 頂点のy座標に注目 271 別 参考 10 の g (