2曲線が接する条件

(1)例題

座標平面上で曲線y=x3をCとし、放物線y=x2+px+qをDとする。

①曲線C上の点P(a, a3)におけるCの接線の方程式を求めよ。

②放物線Dが点Pにおいて曲線Cと接しているとき、pとqをaを用いて表せ。

(2012年センター試験本試数学ⅡB第2問(1)より)

(2)例題の答案

①y’=2x2より求める接線の方程式は
y=3a2(x−a)+a3
⇔ y=3a2x−2a3

②Dは点Pを通るので、
a3=a2+pa+q ・・・(ア)

また、Dの導関数は、y’=2x+p より
Dの点Pにおける接線の傾きは
2a+p
これが①の接線と一致するので、
3a2=2a+p
∴ p=3a2−2a

これを(ア)に代入して整理すると
q=−2a3+a2

(3)解法のポイント

2曲線が接するということは、

①1点(接点)を共有する。
②共有点における接線が一致する

この2つの条件を同時に満たしています。

つまり、この2曲線をf(x)、g(x)とし、接点のx座標をaとすれば、

①f(a)=g(a)
②f'(a)=g'(a)

を同時に満たせばよいということになります。

(4)必要な知識

①接線の方程式