大阪府大経済数学'08年[6]
関数 を
を
で定める。
(1)  と
と のグラフで囲まれた部分の面積を求めよ。
のグラフで囲まれた部分の面積を求めよ。 (2) kを0以上の数とするとき、xの方程式 の解の個数を求めよ。
の解の個数を求めよ。 
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解答 センター試験向けの面倒な計算問題です。なお、2次関数、微分法の方程式への応用を参照してください。
(1) 
と場合分けします。
 ・・・@
 ・・・@
 ・・・A
 ・・・A
 ・・・B
 ・・・B
 ・・・C
 ・・・C
 と@を連立すると、
と@を連立すると、 においては、
においては、
 以上より、
以上より、 と
と のグラフとで囲まれた部分は、右図黄色着色部分。
のグラフとで囲まれた部分は、右図黄色着色部分。
右図のように、 と
と のグラフとで囲まれた部分のうち、
のグラフとで囲まれた部分のうち、 の部分の面積を
の部分の面積を ,
, の部分の面積を
の部分の面積を ,
, の部分の面積を
の部分の面積を として、
として、求める面積は、
 ......[答]
 ......[答]
 (2) xの方程式
(2) xの方程式 の解の個数は、
の解の個数は、 と
と を連立したときの解の個数に一致し、曲線
を連立したときの解の個数に一致し、曲線 と原点を通る直線
と原点を通る直線 の共有点の個数に一致します。
の共有点の個数に一致します。直線 が、点
が、点 を通過するのは、
を通過するのは、 より、
より、 のときです。このとき(1)より、
のときです。このとき(1)より、 は、
は、 の
の の部分とは
の部分とは において、
において、 の部分とは
の部分とは において接します。
において接します。
直線 が、点
が、点 を通過するのは、
を通過するのは、 より、
より、 のときです。
のときです。
直線 が、点
が、点 を通過するのは、
を通過するのは、 より、
より、 のときです。
のときです。
 ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, の各々について、曲線
の各々について、曲線 と直線
と直線 の位置関係は右図のようになります。各場合で両者の共有点の数を数えることにより、xの方程式
の位置関係は右図のようになります。各場合で両者の共有点の数を数えることにより、xの方程式 の解の個数は、
の解の個数は、
 のとき0個,
のとき0個, のとき1個,
のとき1個, のとき2個,
のとき2個, のとき3個,
のとき3個, のとき4個,
のとき4個, のとき3個,
のとき3個, のとき2個 ......[答]
のとき2個 ......[答] 
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