k を実数とし,座標平面上の曲線 C を y=x3−kx で定める。C 上の 2 点 P,Q に対する以下の条件 (∗) を考える。
条件 (∗):原点 O,点 P,点 Q は相異なり,C の O,P,Q における接線のうち,どの 2 本も交わり,そのなす角はすべて 3π となる。
ただし,2 直線のなす角は 0 以上 2π 以下の範囲で考えるものとする。
(1) −2π<θ<6π とする。tan(θ+3π) を tanθ を用いて表せ。
(2) 条件 (∗) を満たす P,Q が存在するような k の範囲を求めよ。
(3) k が (2) で定まる範囲にあるとする。P,Q が条件 (∗) を満たすように動くとき,C の O,P,Q における接線によって囲まれる三角形の面積 S の最大値を M,最小値を m とおく。ただし,3 本の接線が 1 点で交わるときは S=0 とする。M=4m となる k の値を求めよ。
出典
出典(引用): 令和8(2026)年度第2次学力試験 前期日程試験 数学(文科) 第4問(東京大学の第2次試験問題からの引用)(表記を Web 用に改変)