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北海道大学 国立 北海道大学 2016年 第1問
複素数平面上の点$0$を中心とする半径$2$の円$C$上に点$z$がある.$a$を実数の定数とし,
\[ w=z^2-2az+1 \]
とおく.

(1)$|w|^2$を$z$の実部$x$と$a$を用いて表せ.
(2)点$z$が$C$上を一周するとき,$|w|$の最小値を$a$を用いて表せ.
千葉大学 国立 千葉大学 2015年 第4問
平面上に$2$つの円
\[ C_1:x^2+y^2=1,\quad C_2:\left( x+\frac{3}{2} \right)^2+y^2=\frac{1}{4} \]
があり,点$(-1,\ 0)$で接している.

点$\mathrm{P}_1$は$C_1$上を反時計周りに一定の速さで動き,点$\mathrm{P}_2$は$C_2$上を反時計周りに一定の速さで動く.二点$\mathrm{P}_1$,$\mathrm{P}_2$はそれぞれ点$(1,\ 0)$および点$(-1,\ 0)$を時刻$0$に同時に出発する.$\mathrm{P}_1$は$C_1$を一周して時刻$2 \pi$に点$(1,\ 0)$に戻り,$\mathrm{P}_2$は$C_2$を二周して時刻$2 \pi$に点$(-1,\ 0)$に戻るものとする.$\mathrm{P}_1$と$\mathrm{P}_2$の中点を$\mathrm{M}$とおく.
$\mathrm{P}_1$が$C_1$を一周するときの点$\mathrm{M}$の軌跡の概形を図示して,その軌跡によって囲まれる図形の面積を求めよ.
千葉大学 国立 千葉大学 2015年 第6問
平面上に$2$つの円
\[ C_1:x^2+y^2=1,\quad C_2:\left( x+\frac{3}{2} \right)^2+y^2=\frac{1}{4} \]
があり,点$(-1,\ 0)$で接している.

点$\mathrm{P}_1$は$C_1$上を反時計周りに一定の速さで動き,点$\mathrm{P}_2$は$C_2$上を反時計周りに一定の速さで動く.二点$\mathrm{P}_1$,$\mathrm{P}_2$はそれぞれ点$(1,\ 0)$および点$(-1,\ 0)$を時刻$0$に同時に出発する.$\mathrm{P}_1$は$C_1$を一周して時刻$2 \pi$に点$(1,\ 0)$に戻り,$\mathrm{P}_2$は$C_2$を二周して時刻$2 \pi$に点$(-1,\ 0)$に戻るものとする.$\mathrm{P}_1$と$\mathrm{P}_2$の中点を$\mathrm{M}$とおく.
$\mathrm{P}_1$が$C_1$を一周するときの点$\mathrm{M}$の軌跡の概形を図示して,その軌跡によって囲まれる図形の面積を求めよ.
上智大学 私立 上智大学 2015年 第4問
$xyz$空間において,$xy$平面上に$4$点
\[ \mathrm{A}_1(1,\ 0,\ 0),\quad \mathrm{B}_1(0,\ 1,\ 0),\quad \mathrm{C}_1(-1,\ 0,\ 0),\quad \mathrm{D}_1(0,\ -1,\ 0) \]
を頂点とする正方形$\mathrm{A}_1 \mathrm{B}_1 \mathrm{C}_1 \mathrm{D}_1$がある.$0<\theta<\pi$とし,この正方形$\mathrm{A}_1 \mathrm{B}_1 \mathrm{C}_1 \mathrm{D}_1$を$xy$平面上で原点を中心に角$\theta$だけ回転させた後で$z$軸の正の方向に$2$だけ平行移動した正方形を$\mathrm{A}_2 \mathrm{B}_2 \mathrm{C}_2 \mathrm{D}_2$とする.

動点$\mathrm{P}_1$,$\mathrm{P}_2$が,それぞれ点$\mathrm{A}_1$,$\mathrm{A}_2$から同時に出発し,正方形$\mathrm{A}_1 \mathrm{B}_1 \mathrm{C}_1 \mathrm{D}_1$,$\mathrm{A}_2 \mathrm{B}_2 \mathrm{C}_2 \mathrm{D}_2$の周上を,同じ速さで同じ向きに一周する.このとき,線分$\mathrm{P}_1 \mathrm{P}_2$が動いてできる曲面と正方形$\mathrm{A}_1 \mathrm{B}_1 \mathrm{C}_1 \mathrm{D}_1$,$\mathrm{A}_2 \mathrm{B}_2 \mathrm{C}_2 \mathrm{D}_2$とで囲まれる立体を$V$とする.

(1)線分$\mathrm{P}_1 \mathrm{P}_2$の長さの最大値は$\sqrt{[ト]+[ナ] [き]}$であり,線分$\mathrm{P}_1 \mathrm{P}_2$の長さの最小値は$\sqrt{[ニ]+[ヌ] [く]}$である.
(2)$0<h<2$とするとき,平面$z=h$による立体$V$の断面は,一辺の長さが
\[ \sqrt{[ネ]+\left( [ノ]h^2+[ハ]h \right) \left( 1-[け] \right)} \]
の正方形であり,その一辺の長さは$h=[ヒ]$のとき最小である.

(3)立体$V$の体積は$\displaystyle \frac{[フ]}{[ヘ]}+\frac{[ホ]}{[マ]} [こ]$である.

(4)$\theta$が$\pi$に限りなく近づくとき,立体$V$の体積は$\displaystyle \frac{[ミ]}{[ム]}$に収束する.
\begin{screen}
$[き]$~$[こ]$の選択肢:

$\mathrm{(a)} \ \sin \theta \quad \mathrm{(b)} \ \cos \theta \quad \mathrm{(c)} \ \tan \theta \quad \mathrm{(d)} \ \sin^2 \theta \quad \mathrm{(e)} \ \cos \theta \sin \theta$
$\displaystyle \mathrm{(f)} \ \frac{1}{\sin \theta} \quad \mathrm{(g)} \ \frac{1}{\cos \theta} \quad \mathrm{(h)} \ \frac{1}{\tan \theta}$

\end{screen}
(図は省略)
大阪府立大学 公立 大阪府立大学 2015年 第5問
座標平面上において,原点$\mathrm{O}$を中心とする半径$1$の円$C_0$に,半径$1$の円$C_1$が外接しながらすべることなく回転する.点$\mathrm{A}$を動く円$C_1$の中心とし,点$\mathrm{P}$を円$C_1$の円周上の定点とする.最初,点$\mathrm{A}$は座標$(2,\ 0)$の位置にあり,点$\mathrm{P}$は座標$(1,\ 0)$の位置にある.円$C_1$が円$C_0$の周りを反時計まわりに一周し,点$\mathrm{A}$が座標$(2,\ 0)$に戻ってくるとき,点$\mathrm{P}$のえがく曲線を$C$とする.動径$\mathrm{OA}$が$x$軸の正の部分から角$\theta (0 \leqq \theta \leqq 2\pi)$だけ回転した位置にあるとき,点$\mathrm{P}$の座標を$(x(\theta),\ y(\theta))$とする.このとき,次の問いに答えよ.

(1)点$\mathrm{P}$の座標$(x(\theta),\ y(\theta))$について,
\[ x(\theta)=2 \cos \theta-\cos 2\theta,\quad y(\theta)=2 \sin \theta-\sin 2\theta \]
が成り立つことを示せ.
(2)導関数$\displaystyle \frac{d}{d\theta} x(\theta)$を求め,$x(\theta)$の$\theta$に関する増減表を作成せよ.ただし,凹凸については言及しなくてよい.
(3)曲線$C$で囲まれる図形の面積$S$を求めよ.
奈良女子大学 国立 奈良女子大学 2014年 第2問
$r$を$0<r<2$をみたす実数とする.座標平面上の$4$点$\mathrm{A}(2-r,\ 2-r)$,$\mathrm{B}(-2+r,\ 2-r)$,$\mathrm{C}(-2+r,\ -2+r)$,$\mathrm{D}(2-r,\ -2+r)$を頂点とする正方形を考える.この正方形$\mathrm{ABCD}$の周上を動く点を$\mathrm{P}$とし,$\mathrm{P}$を中心とする半径$r$の円を$\mathrm{O}$とする.以下の問いに答えよ.

(1)点$\mathrm{P}$が線分$\mathrm{AB}$上を$\mathrm{A}$から$\mathrm{B}$まで動くとき,円$\mathrm{O}$の周および内部が通過してできる図形の面積を求めよ.
(2)点$\mathrm{P}$が正方形$\mathrm{ABCD}$の周上を一周するとき,円$\mathrm{O}$の周および内部が通過してできる図形の面積$S$を求めよ.
(3)$(2)$で求めた$S$を最大にする$r$の値を求めよ.
浜松医科大学 国立 浜松医科大学 2011年 第1問
$2$次曲線$C$が媒介変数$\theta$を用いて,
\[ x=3+5 \cos \theta,\quad y=2+3 \sin \theta \quad (0 \leqq \theta \leqq 2\pi) \]
と表されている.このとき,次の問いに答えよ.

(1)曲線$C$の方程式を$x,\ y$を用いて表せ.また,$C$を座標平面上に図示せよ.
(2)曲線$C$上の点$\mathrm{P}(3+5 \cos \theta,\ 2+3 \sin \theta)$における$C$の接線$\ell$の方程式は,
\[ \frac{\cos \theta}{5}(x-3)+\frac{\sin \theta}{3}(y-2)=1 \]
となることを示せ.
(3)曲線$C$の焦点を$\mathrm{F}_1$,$\mathrm{F}_2$とする.$i=1,\ 2$に対し,$\mathrm{F}_i$を通り,接線$\ell$に垂直な直線$m_i$の方程式を求めよ.
(4)$i=1,\ 2$に対し,直線$m_i$と$\ell$との交点を$\mathrm{Q}_i$とする.点$\mathrm{O}^\prime(3,\ 2)$とするとき,線分$\mathrm{O}^\prime \mathrm{Q}_i$の長さを求めよ.
(5)$\mathrm{P}$が曲線$C$を一周するとき,線分$\mathrm{Q}_1 \mathrm{Q}_2$の長さの最大値,最小値,およびそのときの点$\mathrm{P}$をそれぞれ求めよ.
明治大学 私立 明治大学 2011年 第1問
次の各設問の$[1]$から$[8]$までの空欄と$[ ]$に適当な答えを入れよ.

(1)箱の中に,$1$と書かれたカードが$4$枚.$2$と書かれたカードが$3$枚,$3$と書かれたカードが$2$枚,$4$と書かれたカードが$1$枚ある.箱から同時に$3$枚のカードを取り出すとき,以下の問いに答えよ.

(i) $1$と書かれたカードが少なくとも$1$枚含まれる確率は$[1]$である.
(ii) $3$枚のカードに書かれた数字の和が$5$となる確率は$[2]$である.

(2)$\triangle \mathrm{ABC}$において次が成り立つとき,以下の問いに答えよ.
\[ \sin A:\sin B:\sin C = 13:8:7 \]

(i) $\cos A=[3]$である.
(ii) $\triangle \mathrm{ABC}$の外接円の直径が$13$であるとき,$\triangle \mathrm{ABC}$の面積は$[ ]$である.ただし,分母を有理化して答えよ.

(3)$\triangle \mathrm{OAB}$に対して$\overrightarrow{\mathrm{OP}}=s \overrightarrow{\mathrm{OA}}+t\overrightarrow{\mathrm{OB}}$とする.実数$s,\ t$が次の条件を満たすとき.点$\mathrm{P}$が動く部分の面積を求めよ.ただし,$\triangle \mathrm{OAB}$の面積を$1$とする.

(i) $\displaystyle \frac{1}{2} \leqq s+t \leqq 1,\ 0 \leqq s,\ 0 \leqq t$のとき$[4]$.
(ii) $t \leqq s,\ s \leqq 3,\ 0 \leqq t$のとき$[5]$.

(4)$\displaystyle 81^{-x}-\frac{1}{2}\cdot 3^{-2x+2}+2=0$を満たす最大の$x$は$\log_9 [6]$である.
(5)ある星$\mathrm{O}$を中心として同一方向に円軌道を描きながら回っている星$\mathrm{A}$と星$\mathrm{B}$がある.ただし,星$\mathrm{A}$と星$\mathrm{B}$の円軌道は同一平面上にあると仮定する.星$\mathrm{A}$と星$\mathrm{O}$との距離は$0.9$億$\mathrm{km}$で,星$\mathrm{B}$と星$\mathrm{O}$との距離は$1.5$億$\mathrm{km}$である.星$\mathrm{A}$は星$\mathrm{O}$の周りを一周するのに$240$日かかり,星$\mathrm{B}$は$360$日かかる.現在,星$\mathrm{A}$が星$\mathrm{B}$より回転方向に$90^{\circ}$進んだ位置にあるとするとき,星$\mathrm{A}$と星$\mathrm{B}$との距離が最初に最大になるのは,今から$[7]$日後である.また,$60$日後の星$\mathrm{A}$と星$\mathrm{B}$との距離は$[8]$億$\mathrm{km}$である.
東京大学 国立 東京大学 2010年 第5問
$C$を半径$1$の円周とし,$\mathrm{A}$を$C$上の$1$点とする.$3$点$\mathrm{P}$,$\mathrm{Q}$,$\mathrm{R}$が$\mathrm{A}$を時刻$t=0$に出発し,$C$上を各々一定の速さで,$\mathrm{P}$,$\mathrm{Q}$は反時計回りに,$\mathrm{R}$は時計回りに,時刻$t=2\pi$まで動く.$\mathrm{P}$,$\mathrm{Q}$,$\mathrm{R}$の速さは,それぞれ$m$,$1$,$2$であるとする.(したがって,$\mathrm{Q}$は$C$をちょうど一周する.)ただし,$m$は$1\leqq m \leqq 10$をみたす整数である.$\triangle \mathrm{PQR}$が$\mathrm{PR}$を斜辺とする直角二等辺三角形となるような速さ$m$と時刻$t$の組をすべて求めよ.
東京大学 国立 東京大学 2010年 第4問
$C$を半径1の円周とし,Aを$C$上の1点とする.3点P,Q,RがAを時刻$t=0$に出発し,$C$上を各々一定の速さで,P,Qは反時計回りに,Rは時計回りに,時刻$t=2\pi$まで動く.P,Q,Rの速さは,それぞれ$m$,1,2であるとする.(したがって,Qは$C$をちょうど一周する.)ただし,$m$は$1\leqq m\leqq10$をみたす整数である.$\triangle$PQRがPRを斜辺とする直角二等辺三角形となるような速さ$m$と時刻$t$の組をすべて求めよ.
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