接線・法線の条件から微分方程式をつくる(B)
★★☆☆☆☆☆(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(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
曲線 $y=f(x)\ (f(x)>0)$ 上の任意の点 P における法線が $x$ 軸と交わる点を N,P から $x$ 軸に下ろした垂線の足を H とする.つねに $\mathrm{HN}=1$ で,N が H の右側にあり,曲線が点 $(0,\,1)$ を通るとき,$f(x)$ を求めよ.
$y'=0$ となる点では,法線は $x$ 軸に垂直になって N と H が一致し,$\mathrm{HN}=1$ を満たさないから,$y'\neq 0$ である.よって,$\mathrm{P}(x,\,y)$ における法線は $Y-y=-\dfrac{1}{y'}(X-x)$.$Y=0$ とすると $X=x+yy'$
よって N の $x$ 座標は $x+yy'$ で,$\mathrm{HN}=yy'=1$(N が H の右側)
$\displaystyle\int y\,dy=\int dx$ より $\dfrac{y^2}{2}=x+C$($C$ は任意の定数).点 $(0,\,1)$ を通るから $C=\dfrac{1}{2}$
よって $y^2=2x+1$ で,$y>0$ より $f(x)=\sqrt{2x+1}$
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