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東大理系数学 2021-5
$\alpha$ を正の実数とする。$0\le\theta\le\pi$ における $\theta$ の関数 $f(\theta)$ を,座標平面上の2点 $A(-\alpha,-3),P(\theta+\sin\theta,\cos\theta)$ 間の距離 $AP$ の2乗として定める。
(1) $0 < \theta < \pi$ の範囲に $f'(\theta)=0$ となる $\theta$ がただ1つ存在することを示せ。
(2) 以下が成り立つような $\alpha$ の範囲を求めよ。
$0\le\theta\le\pi$ における $\theta$ の関数 $f(\theta)$ は,区間 $0 < \theta < \dfrac{\pi}{2}$ のある点において最大になる。
方針、略解
(1)