方針
放物線上の点をそれぞれ1つの文字で表す。直交条件から2つの文字の関係がすぐ決まり、接線と 軸の交点 も求まる。あとは を成分比較して を媒介変数表示し、媒介変数を消去して円の一部として図示する。端点が含まれないことも確認する。
解答
放物線 上の点を とおく。 より である。また、放物線 上の点を とおく。 より である。
直交条件 より である。、 だから である。したがって である。
次に、 の における接線を求める。接線の傾きは なので すなわち である。これと 軸との交点は として より である。
いま だから、成分比較により である。第2式を で割ると すなわち である。これを第1式に代入して で割ると となる。よって である。
この表示から であり、またである。したがって である。これを平方完成すると である。
さらに なので である。よって点 の描く図形は、中心 、半径 の円のうち、2点 を除いた部分である。
別解
解法2:媒介変数を係数比から消去する
方針
2つの放物線上の点を1変数で表し、直交条件で媒介変数を1つにする。位置ベクトルの係数比較から を得て、もう1本の式へ代入して媒介変数を消去する。
解答
点をとおく。 だから である。直交条件からなので における接線はだから係数比較により第2式からこれを第1式へ代入するとここで をへ代入するとしたがって なので 。よって軌跡は、中心 、半径 の円からを除いた部分である。
総評
難度は10段階中6、計算量は10段階中5。2つの放物線を別々の媒介変数で置き、直交条件で一気に結びつけるのが要点である。最後の図示では方程式だけでなく、 と が到達されないことを明記したい。試験場では18分程度で、接線の方程式の符号と の座標を慎重に扱う必要がある。