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  • 執筆者の写真: たむかい学習教室
    たむかい学習教室
  • 7月16日
  • 読了時間: 11分

放物線と直線の共有点

たむかい学習教室 個別指導 塾 数学 八戸市 中学生 高校生

7月になりました。当塾では「夏期講習」を実施しており、多くの塾生が受講しています。

2次関数のグラフの放物線には、x軸と交わる点が2つ、または接する点が1つ出てくる場合があります。x軸はy=0なので、2次方程式の解が2つまたは重解が出てくることを意味します。


問題

次の2次関数のグラフはx軸と共有点をもつか。もつときは、その座標を求めよ。

1)y=x²-3x-4

2)y=-x²+4x-4

3)y=3x²-5x+4

4)y=-3x²+6x-3

5)y=2x²-3x+4

6)y=-x²+4x-2


1)

y=0のとき

x²-3x-4=0

(x-4)(x+1)=0

x=4,-1

よって、共有点をもつ

座標は(4,0)(-1,0)


2)

y=0のとき

-x²+4x-4=0

x²-4x+4=0

(x-2)²=0 x=2

よって、共有点をもつ

座標は(2,0)


3)

y=0のとき

3x²-5x+4=0

D=25-48=-23

D<0だから、共有点をもたない


4)

y=0のとき

-3x²+6x-3=0

x²-2x+1=0

(x-1)²=0 x=1

よって、共有点をもつ

座標は(1,0)


5)

y=0のとき

2x²-3x+4=0

D=9-32=-23

D<0だから、共有点をもたない


6)

y=0のとき

-x²+4x-2=0

x²-4x+2=0

x=2±√2

よって、共有点をもつ

座標は(2+√2,0)(2-√2,0)


問題

放物線y=x²-4x+kとx軸の共有点の個数は、定数kの値によってどのように変わるか。


x²-4x+k=0

D/4=4-k

D>0より、4-k>0

k<4のとき 2個

D=0より、4-k=0

k=4のとき 1個

D<0のとき、4-k<0

k>4のとき 0個


問題

2次関数y=x²-2x+2k-4のグラフとx軸の共有点の個数は、定数kの値によってどのように変わるか。


x²-2x+2k-4=0

D/4=1-2k+4

=5-2k

D>0より 5-2k>0

k<5/2のとき 2個

D=0より 5-2k=0

k=5/2のとき 1個

D<0より 5-2k<0

k>5/2のとき 0個


問題

次の2次関数のグラフがx軸に接するように、定数kの値を定めよ。また、そのときの接点の座標を求めよ。

1)

y=x²+2(2-k)x+k

2)

y=kx²+3kx+3-k


1)

x²+2(2-k)x+k=0

D/4=(2-k)²-k

=4-4k+k²-k

=k²-5k+4

D=0より

(k-1)(k-4)=0

k=1,4

k=1のとき

x²+2x+1=0

(x+1)²=0 x=-1

k=4のとき

x²-4x+4=0

(x-2)²=0 x=2

よって、

k=1のとき 接点(-1,0)

k=4のとき 接点(2,0)


※別解

解の公式より、重解をもつときは

x=-2(2-k)/2

x=k-2

D=0より k=1,4

k=1のとき、x=-1

k=4のとき、x=2


2)

y=kx²+3kx+3-kは2次関数だから

k≠0

kx²+3kx+3-k=0

D=9k²-12k+4k²

=13k²-12k

D=0より

k(13k-12)=0

k≠0より k=12/13

このとき

(12/13)x²+(36/13)x+(27/13)=0

12x²+36x+27=0

4x²+12x+9=0

(2x+3)²=0 x=-3/2

よって、

k=12/13 接点(-3/2,0)


※別解

解の公式より、重解をもつときは

x=-3k/2k=-3/2

D=0、k≠0より k=12/13


問題

次の2次関数のグラフがx軸に接するように、定数kの値を定めよ。また、そのときの接点の座標を求めよ。

1)

y=-2x²+kx-8

2)

y=(k²-1)x²+2(k-1)x+2


1)

-2x²+kx-8=0

重解の公式より

x=k/4=k/4 ①

D=k²-64=0 k=±8

①より

k=8のとき、x=2

k=-8のとき、x=-2

よって、

k=8のとき 接点(2,0)

k=-8のとき 接点(-2,0)


2)

y=(k²-1)x²+2(k-1)x+2は2次関数だから

k²-1≠0 すなわちk≠±1


(k²-1)x²+2(k-1)x+2=0

重解の公式より

x=-2(k-1)/2(k²-1)

=-(k-1)/(k-1)(k+1)

=-1/(k+1) ②

D/4=(k-1)²-2(k²-1)

=k²-2k+1-2k²+2

=-k²-2k+3=0

k²+2k-3=0

(k+3)(k-1)=0

k≠1より k=-3

②より x=1/2

よって、

k=-3 接点(1/2,0)


問題

1)2次関数y=-2x²-3x+3のグラフがx軸から切り取る線分の長さを求めよ。

2)放物線y=x²-(k+2)x+2kがx軸から切り取る線分の長さが4であるとき、定数kの値を求めよ。


1)

-2x²-3x+3=0

2x²+3x-3=0

x=(-3±√33)/4

よって、

{(-3+√33)/4}-{(-3-√33)/4}

√33/2


2)

x²-(k+2)x+2k=0

(x-k)(x-2)=0

x=k,2

k>2のとき

k-2=4 k=6

k<2のとき

2-k=4 k=-2

よって、

k=6,-2


問題

1)2次関数y=-3x²-4x+2のグラフがx軸から切り取る線分の長さを求めよ。

2)放物線y=x²-ax+a-1がx軸から切り取る線分の長さが6であるとき、定数aの値を求めよ。


1)

-3x²-4x+2=0

3x²+4x-2=0

x=(-2±√10)/3

{(-2+√10)/3}-{(-2-√10)/3}

2√10/3


2)

x²-ax+a-1=0


1 -(a-1) -a+1

 ×

1    -1    -1

         -a


{(x-(a-1)}(x-1)=0

x=a-1,1

a-1>1 すなわちa>2のとき

a-1-1=6 a=8

a-1<1 すなわちa<2のとき

1-(a-1)=6

1-a+1=6 a=-4

よって、

a=8,-4


問題

次の放物線と直線は共有点をもつか。もつときは、その座標を求めよ。

1)

y=x²

y=-x+2

2)

y=-x²+1

y=4x+5

3)

y=4x²-6x+1

y=2x-4


4)

y=x²-2x+3

y=x+6

5)

y=x²-4x

y=2x-9

6)

y=-x²+4x-3

y=2x


1)

y=x²、y=-x+2

x²=-x+2

x²+x-2=0

(x+2)(x-1)=0

x=-2,1

よって、共有点をもつ

x=-2のとき y=4

x=1のとき y=1

共有点(-2,4)(1,1)


2)

y=-x²+1、y=4x+5

-x²+1=4x+5

x²+4x+4=0

(x+2)²=0 x=-2

よって、共有点をもつ

y=4・(-2)+5=-3

共有点(-2,-3)


3)

y=4x²-6x+1、y=2x-4

4x²-6x+1=2x-4

4x²-8x+5=0

D/4=16-20=-4

D<0だから、共有点をもたない


4)

y=x²-2x+3、y=x+6

x²-2x+3=x+6

x²-3x-3=0

x=(3±√21)/2

よって、共有点をもつ

x=(3+√21)/2のとき

y={(3+√21)/2}+6

=(15+√21)/2

x=(3-√21)/2のとき

y={(3-√21)/2}+6

=(15-√21)/2

共有点

((3+√21)/2,(15+√21)/2)

((3-√21)/2,(15-√21)/2)


5)

y=x²-4x、y=2x-9

x²-4x=2x-9

x²-6x+9=0

(x-3)²=0 x=3

よって、共有点をもつ

y=2・3-9=-3

共有点(3,-3)


6)

y=-x²+4x-3、y=2x

-x²+4x-3=2x

x²-2x+3=0

D/4=1-3=-2

D<0だから、共有点をもたない


問題

1)放物線y=x²+3x+aと直線y=x+4が接するとき、定数aの値を求めよ。

2)2次関数y=-x²のグラフと直線y=-2x+kの共有点の個数を調べよ。ただし、kは定数とする。


1)

x²+3x+a=x+4

x²+2x+a-4=0

D/4=1-a+4

=5-a

D=0より 5-a=0

a=5


2)

-x²=-2x+k

x²-2x+k=0

D/4=1-k

D>0より 1-k>0

k<1のとき 2個

D=0より 1-k=0

k=1のとき 1個

D<0より 1-k<0

k>1のとき 0個


問題

1)関数y=x²+ax+aのグラフが直線y=x+1と接するように、定数aの値を定めよ。また、そのときの接点の座標を求めよ。

2)kは定数とする。関数y=x²-2kxのグラフと直線y=2x-k²の共有点の個数を調べよ。


1)

x²+ax+a=x+1

x²+(a-1)x+a-1=0

D=(a-1)²-4(a-1)

=a²-2a+1-4a+4

=a²-6a+5

D=0より

(a-1)(a-5)=0

a=1,5

重解の公式より

x=-(a-1)/2

a=1のとき、x=0

a=5のとき、x=-2

x=0のとき、y=1

x=-2のとき、y=-1

よって、

a=1のとき 接点(0,1)

a=5のとき 接点(-2,-1)


2)

x²-2kx=2x-k²

x²-2(k+1)x+k²=0

D/4=(k+1)²-k²

=k²+2k+1-k²

=2k+1

D>0より 2k+1>0

k>-1/2のとき 2個

D=0より 2k+1=0

k=-1/2のとき 1個

D<0より 2k+1<0

k<-1/2のとき 0個


問題

次の2つの放物線は共有点をもつか。もつときは、その座標を求めよ。

1)

y=x²

y=-x²+2x+12

2)

y=x²-x+1

y=2x²-5x+6

3)

y=x²-x

y=-x²+3x-2


4)

y=2x²

y=x²+2x+3

5)

y=x²-x

y=-x²-3x-2

6)

y=2x²-2x

y=x²-4x-1


1)

y=x²、y=-x²+2x+12

x²=-x²+2x+12

2x²-2x-12=0

x²-x-6=0

(x-3)(x+2)=0

x=3,-2

よって、共有点をもつ

x=3のとき y=9

x=-2のとき y=4

共有点(3,9)(-2,4)


2)

y=x²-x+1、y=2x²-5x+6

2x²-5x+6=x²-x+1

x²-4x+5=0

D/4=4-5=-1

D<0だから、共有点をもたない


3)

y=x²-x、y=-x²+3x-2

x²-x=-x²+3x-2

2x²-4x+2=0

x²-2x+1=0

(x-1)²=0 x=1

よって、共有点をもつ

x=1のとき y=1²-1=0

共有点(1,0)


4)

y=2x²、y=x²+2x+3

2x²=x²+2x+3

x²-2x-3=0

(x-3)(x+1)=0

x=3,-1

よって、共有点をもつ

x=3のとき y=2・3²=18

x=-1のとき y=2・(-1)²=2

共有点(3,18)(-1,2)


5)

y=x²-x、y=-x²-3x-2

x²-x=-x²-3x-2

2x²+2x+2=0

x²+x+1=0

D=1-4=-3

D<0だから、共有点をもたない


6)

y=2x²-2x、y=x²-4x-1

2x²-2x=x²-4x-1

x²+2x+1=0

(x+1)²=0 x=-1

よって、共有点をもつ

x=-1のとき

y=2・(-1)²-2・(-1)=4

共有点(-1,4)


問題

aを自然数とし、2次関数y=x²+ax+b・・①のグラフを考える。

1)b=1のとき、①のグラフがx軸と接するのはa=〔 〕のときである。

2)b=3のとき、①のグラフがx軸と異なる2点で交わるような自然数aの中で、a<9を満たすものは〔 〕個ある。


1)

①にb=1を代入

y=x²+ax+1

y=0のときだから

x²+ax+1=0

D=a²-4

D=0のときだから

a²-4=0

aは自然数だから

a=2


2)

①にb=3を代入

y=x²+ax+3

y=0より

x²+ax+3=0

D=a²-12

D>0より

a²-12>0

a<-2√3、a>2√3

a<9より

2√3<a<9

3.5...<a<9

a=4,5,6,7,8だから

5個


問題

aは定数とする。関数y=ax²+4x+2のグラフが、x軸と異なる2つの共有点をもつときのaの値の範囲は〔 〕であり、x軸とただ1つの共有点をもつときのaの値は〔 〕である。


y=ax²+4x+2は2次関数だから

a≠0

y=0より

ax²+4x+2=0

D/4=4-2a

x軸と異なる2つの共有点をもつときは

D>0より

4-2a>0 a<2

a≠0 すなわちa<0、a>0より

a<0、0<a<2

x軸とただ1つの共有点をもつときは

グラフが直線になるとき

すなわち a=0のとき

また、

ax²+4x+2=0

D=0より

4-2a=0

a=2

よって、

a=0,2


問題

aを定数とし、2次関数y=x²+4ax+4a²+7a-2のグラフをCとする。

1)Cの頂点が直線y=-2x-8上にあるとき、aの値を求めよ。

2)Cがx軸と異なる2点A、Bで交わるとき、aの値の範囲を求めよ。

3)aの値が2)で求めた範囲にあるとする。線分ABの長さが2√22となるとき、aの値を求めよ。


1)

y=x²+4ax+4a²+7a-2

=(x+2a)²-4a²+4a²+7a-2

=(x+2a)²+7a-2

頂点(-2a,7a-2)

y=-2x-8上にあるから

7a-2=-2・(-2a)-8

3a=-6

a=-2


2)

x²+4ax+4a²+7a-2=0

D/4=4a²-4a²-7a+2

=-7a+2

D>0より

-7a+2>0

a<2/7


3)

x²+4ax+4a²+7a-2=0

x=-2a±√(-7a+2)

よって、

{-2a+√(-7a+2)}-{-2a-√(-7a+2)}=2√22

2√(-7a+2)=2√22

-7a+2=22

a=-20/7

これは、a<2/7を満たす


問題

1)放物線y=-x²+2(k+1)x-k²が直線y=4x-2と共有点をもつような定数kの値の範囲を求めよ。

2)座標平面上に、1つの直線と2つの放物線

L:y=ax+b

C₁:y=-2x²

C₂:y=x²-12x+33

がある。LとC₁およびLとC₂が、それぞれ2個の共有点をもつとき、

〔ア〕a²-〔イ〕a-〔ウ〕<b<〔エ〕a²が成り立つ。ただし、a>0とする。


1)

-x²+2(k+1)x-k²=4x-2

x²-2(k+1)x+4x+k²-2=0

x²-2(k-1)x+k²-2=0

D/4=(k-1)²-k²+2

=k²-2k+1-k²+2

=-2k+3

D≧0より

-2k+3≧0

k≦3/2


2)

LとC₁が2個の共有点をもつとき

ax+b=-2x²

2x²+ax+b=0

D=a²-8b

D>0より

a²-8b>0

b<(1/8)a² ①


LとC₂が2個の共有点をもつとき

ax+b=x²-12x+33

-x²+(a+12)x+b-33=0

x²-(a+12)x-b+33

D=(a+12)²-4(-b+33)

=a²+24a+144+4b-132

=a²+24a+4b+12

D>0より

a²+24a+4b+12>0

4b>-a²-24a-12

b>(-1/4)a²-6a-3 ②


①、②より

(-1/4)a²-6a-3<b<(1/8)a²


問題

2次関数y=ax²+bx+cのグラフが、2点(-1,0)、(3,8)を通り、直線y=2x+6に接するとき、a、b、cの値を求めよ。


(-1,0)を通るから

0=a-b+c

a-b+c=0 ①

(3,8)を通るから

8=9a+3b+c

9a+3b+c=8 ②

②-①

8a+4b=8

4b=-8a+8

b=-2a+2 ③

③を①に代入

a+2a-2+c=0

c=-3a+2 ④

③、④をy=ax²+bx+cに代入

y=ax²+(-2a+2)x+(-3a+2)

y=2x+6に接するから

ax²+(-2a+2)x+(-3a+2)=2x+6

ax²-2ax-3a-4=0

D/4=a²+3a²+4a

=4a²+4a

=4a(a+1)=0

2次関数のグラフだからa≠0より

a=-1

③より b=4

④より c=5


よって、

a=-1、b=4、c=5


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苦手を克服して志望校合格!

 中学受験を目標にして通いました。自分のペースで勉強できるところがこの塾の良さだと思っています。苦手な問題にも進んで挑戦できるようになり、克服することができました。この塾で、自分に合う勉強のやり方が分かってきたおかげで、志望校に合格することができました。

たむかい学習教室 個別指導 塾  八戸市 中学生 高校生 小学生

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2026.7.16 放物線と直線の共有点


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