接線・法線の条件から微分方程式をつくる(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 接線・法線の条件から微分方程式をつくる(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
曲線 $y=f(x)\ (f(x)>0)$ 上の任意の点 P における接線が $x$ 軸と交わる点を T,P から $x$ 軸に下ろした垂線の足を H とする.つねに $\mathrm{TH}=2$ で,T が H の左側にあり,曲線が点 $(0,\,1)$ を通るとき,$f(x)$ を求めよ.
$\mathrm{P}(x,\,y)$ における接線の傾きは $y'$ で,T は H から左へ 2 だけ離れているから,直角三角形 PTH において
\[ y'=\frac{\mathrm{PH}}{\mathrm{TH}}=\frac{y}{2} \]
(下図).$y>0$ であるから,変数分離して $\displaystyle\int\frac{dy}{y}=\int\frac{1}{2}\,dx$ より $\log y=\dfrac{x}{2}+C$($C$ は任意の定数)
よって $y=Ae^{\frac{x}{2}}$($A=e^C$)
点 $(0,\,1)$ を通るから $A=1$.よって $f(x)=e^{\frac{x}{2}}$
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