青色で表示されている直線 y=2ax-a2・・・① が,実数 a を変化させたときに通過してできる領域Dについて考察します.
まず,「パラメータ変更/マクロナビ」のにある矢印をクリックして a の値を変えて行くと,直線①が動いてその跡が残ります.これが領域Dです.
それでは,領域Dを求める考え方を説明します.「パラメータ変更/マクロナビ」のをクリックして,いったん①の跡を消してください.そして,非表示設定になっている定点P(2,3)を,の所をクリックして表示しましょう.この点Pが,領域Dに属しているか否かを考えてみます.
a の値を再び変えて直線①を動かしてみてください.はたして
直線①が定点Pを通る・・・(※)
という現象は起こりうるでしょうか?
どうでしたか?a=1 のとき(※)が起こりましたね(a=3 でも起こります).つまり,定点P(2,3)は,直線①の通過領域Dに属することがわかった訳です.
この考え方を一般化することにより,領域Dが求まります.固定された1つの定点Q(X,Y)に対して
①がQを通るという現象
i.e. Y=2aX-a2・・・②
が成り立つような実数 a が存在するなら,この定点Qは,領域Dに属すると言える訳です.そこで,②を a について整理すると
a2-2X・a+Y=0・・・②’
よって,定点Q(X,Y)が領域Dに属するための条件は,a の2次方程式②’が実数解をもつこと,すなわち
判別式/4=X2-Y≧0 i.e. Y≦X2.
以上より,D:y≦x2.
(よく「存在条件」と言われる考え方の典型的使用例でした.)
次に,「点K」を表示してみましょう.このK(k,2ak-a2)は,直線①と定直線 x=k との交点です(初期設定では k=1 になっています).「パラメータ変更/マクロナビ」のをクリックし,a を変数とみて動かしてみてください.点Kは上下に動き,「定直線 x=k 上において①が通過する範囲(半直線)」を描きます.この半直線を様々なkについて集めていくことによって①の通過領域Dを求める方法もあります.(俗に“ファックス論法”と呼んだりします)
最後に,をクリック,点Kを非表示にした上で,非表示設定になっていた点A(a,a2)および「陽関数y2」:y=x2・・・② を表示してみて下さい.直線①が,点Aにおいて放物線②に接しながら動いて行く様子がわかりますね.これが,この問題の“背景”です.
なお,直線①が動いた“跡”を再び表示させたい場合には,をクリックしておいてから, a の値を変えます.
↓「ダウンロード」を“右”クリック.「対象をファイルに保存」だかなんだかを左クリックしてファイルをパソコンの任意のフォルダに保存し,予めインストールしておいた function view で開いてください.