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東京大学 前期 1992年 解答解説 このページの閲覧数
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東京大学 前期 1992年 第5問 (解答解説)

📝 問題

平面において, 曲線上の点,を出発し, この曲線上を進む点がある. 出発してから秒後のの速度の大きさはに等しく, の成分はつねに正または0であるとする.

  1. 出発してから秒後のの位置をとして,との間の関係式を求めよ.

  2. がベクトルと平行になるのは出発してから何秒後か.

✏️ 解答解説

【解答】

(1)

曲線 $y=\dfrac{x^3}{6}+\dfrac{1}{2x}$ 上を運動する点 $P$ と速度ベクトル $\vec{v}$

図 1: 曲線 上を運動する点 と速度ベクトル

題意の曲線

について考える.

時刻での点の速度の大きさはだから,点はの間に上を

だけ進む.これが,曲線上でからまでの長さに等しい. ここで

だから具体的にを計算すると

である.(式2),(式10)が等しいので,求めるとの関係は

である.(答)

(2)

はでの曲線の接線方向のベクトルと平行である. (式3)から,の時,

式

である.両辺倍して,とおくと

である.題意からよりだからこれを満たすのはつまりの時である. この時のは(式11)にを代入して

である.(答)

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