2つの曲線に同時に接する直線「共通接線」を接点から探す
と には、両方に接する直線が 2 本あります。 と です。
1 本の直線が、別々の場所で 2 つの曲線に触れている。こういう直線を共通接線といいます[1]。
接点が 2 つあるので、文字も 2 つ要ります。片方を 、もう片方を とおくところから始めます。
2 本の接線が一致する条件
まず、それぞれの曲線の接線を別々に書きます。
の接点を とすると、接線は です。
の接点を とすると、導関数が なので接線はこうなります。
この 2 本が同じ直線になるとき、傾きどうしと切片どうしがそれぞれ等しくなります。
それぞれの接線を文字で書く
傾きが等しいという式を立てる
切片が等しいという式を立てて連立する
直線は傾きと切片で決まるので、条件はこの 2 つで足ります。
例:向かい合う 2 つの放物線
上の式で連立します。傾きから 、つまり 。
切片から です。 を代入します。
から または 。
なら で、接線は 。接点は と です。
なら で、接線は 。接点は と になります。

赤い線は と で、緑の線は と で触れています。接点は全部で 4 か所。
例:同じ向きの 2 つの放物線
と の共通接線を求めます。
の接点を とすると、導関数が なので接線は次のとおり。
傾きから で 。切片から です。
から 、つまり で 。
なら で接線は 。 なら で です。
| 共通接線 | ||
|---|---|---|
2 本とも を通ります。同じ向きに開いた放物線どうしでは、こういう対称な形になりやすい。
共通接線が引けない場合
と で試します。上下に ずらしただけの、まったく同じ形の放物線です。
の接点を とすると、接線は 。
傾きから で 。切片から です。
を入れると となり、。成り立ちません。
共通接線は 1 本もありません。傾きをそろえると 2 本の接線は必ず平行になり、切片が だけずれたままになるためです。
形も向きも同じ放物線を平行移動しただけなら、共通接線は存在しない。
接線どうしが平行になるので、重なることがない。傾きだけそろっても足りない。
紫の放物線を持ち上げていくと、共通接線が 2 本から 1 本になり、やがて消えます。 に実数解があるかどうかが境目です。
接する場合と重なる場合を分ける
共通接線が 1 本だけになるとき、2 つの曲線はその 1 点で接しています。接点も 1 つに重なる。
2 本あるときは、接点が別々の場所にあります。1 本の直線が離れた 2 か所で触れている形。
共通接線は 2 本ありうる。曲線どうしは接していない
共通接線は 1 本。そこで曲線どうしが接している
問題文が「共通接線」とだけ言っている場合は、どちらも候補です。連立した式の解の個数がそのまま本数になります。
例:3 次関数と直線
と を考えます。後者は直線なので、自分自身が唯一の接線です。
の接点を とすると、接線は 。
傾きから で 。切片から で です。
両方を満たすのは だけ。共通接線は そのもので、接点は になります。
直線が相手のときは、その直線自身が共通接線になるかどうかを調べる問題になります。
と の共通接線が通る点はどれですか。
存在しない場合も確かめます。
と の共通接線は何本ありますか。
- 本
- 本
- 本
傾きをそろえると から になり、切片の式が となって成り立ちません。同じ形の放物線を平行移動しただけなので、接線どうしが平行のままそろいません。
接点を 2 つ用意し、傾きと切片で 2 つの式を立てる。連立が解ければ、その数だけ共通接線があります。


















共通接線は y=8x−16 と y=−8x−16 の 2 本です。どちらも x=0 を入れると y=−16 になります。−8 は y=2x2−8 の頂点の高さにあたります。