大学・短大・医療系
2010 年 受 験 用
O y
x
Typed by L A TEX 2 ε
本書は,熊本県内の大学・短大・医療系専門学校への進学希望者のための入試問題 集である.本書には,熊本県内の大学・短大・医療系専門学校が公開している入試問 題 (数学) をすべて掲載した.また平成 22 年 (2010 年) 度入試は,現行の教育課程に 移行して 5 年目の入試となる.受験生は過去 4 年分の入試問題から出題傾向を調べ,
それに対応した受験準備をしておかなければならない.なお,本書の内容を含め過 去 4 年分の入試問題 (数学) を次のサイトから入手することができる.
http://www1.ocn.ne.jp/˜oboetene/plan/
本書の編集にあたり,以下の点に留意した.
1. 熊本県内の大学・短大・医療系専門学校 (リハビリ・高看) が公開した平成 21 年 (2009 年) 度入試問題 (数学) をすべて掲載した.
2. 試験日程や試験時間を調べ掲載した.なお,複数の教科を同時に受験する入学 試験については,試験時間を省略した.
3. 解答は,図や解説を充実させ,自学自習ができるように配慮した.
また,本書の姉妹版である「熊本県入試問題 英語正解 大学・短大・医療系」も 次のサイトに掲載しており,併せて活用いただけることを切に願うものである.
http://www1.ocn.ne.jp/˜oboetene/plan/eng.html
平成 21 年 8 月 編者
i
序 i
第 1 章 大学・短大 1
1.1 熊本大学 . . . . 2
1.1.1 二次前期文系 (教育学部,医学部保健学科看護学専攻)120 分 . 2 1.1.2 二次前期理系 (理,医,薬,工学部)120 分 . . . . 7
1.1.3 二次前期 (医学部医学科)120 分 . . . . 15
1.1.4 二次後期 (理学部) . . . . 24
1.2 熊本県立大学 . . . . 28
1.2.1 二次前期環境共生学部 (環境資源・居住環境) . . . . 28
1.3 崇城大学 . . . . 32
1.3.1 推薦試験 1 日目 (普通高校)60 分 . . . . 32
1.3.2 推薦試験 2 日目 (普通高校) ・専願推薦試験 (航空整備士養成コー ス)・推薦試験 (パイロット養成コース)60 分 . . . . 36
1.3.3 推薦試験 1 日目 (専門高校)60 分 . . . . 40
1.3.4 推薦試験 2 日目 (専門高校)60 分 . . . . 43
1.3.5 前期日程 1 日目 . . . . 46
1.3.6 前期日程 2 日目 . . . . 52
1.3.7 後期日程 . . . . 59
1.3.8 前期日程 1 日目 (薬学部)80 分 . . . . 66
1.3.9 前期日程 2 日目 (薬学部)80 分 . . . . 70
1.3.10 後期日程 (薬学部)80 分 . . . . 75
1.4 東海大学 . . . . 79
1.4.1 一般入試 S 方式 (産業工学部・農学部)70 分 . . . . 79
1.4.2 一般入試 A 方式 2 月 7 日 (総合経営学部)70 分 . . . . 85
1.4.3 一般入試 A 方式 2 月 8 日 (総合経営学部)70 分 . . . . 91
1.4.4 一般入試 A 方式 2 月 9 日 (総合経営学部)70 分 . . . . 96
1.4.5 一般入試 A 方式 2 月 9 日 (産業工学部・農学部)70 分 . . . . 101
1.4.6 一般入試 A 方式 2 月 10 日 (産業工学部・農学部)70 分 . . . . . 105
1.4.7 一般入試 A 方式 2 月 11 日 (産業工学部・農学部)70 分 . . . . . 110
1.4.8 一般入試 B 方式 (総合経営学部・産業工学部・農学部)70 分 . . 115
1.5 熊本学園大学 . . . . 122
1.5.1 A 日程 1 日目 70 分 . . . . 122
1.5.2 A 日程 2 日目 70 分 . . . . 128
1.5.3 A 日程 3 日目 70 分 . . . . 135
iii
1.5.5 A 日程 5 日目 70 分 . . . . 145
1.6 熊本保健科学大学 . . . . 150
1.6.1 一般推薦 . . . . 150
1.6.2 一般前期 (衛生技術学科・リハビリテーション学科) . . . . 156
1.6.3 一般前期 (看護学科) . . . . 163
1.7 九州看護福祉大学 . . . . 169
1.7.1 一般試験 (地方会場 A 日程) . . . . 169
1.7.2 一般試験 (地方会場 B 日程) . . . . 175
1.7.3 一般試験 (看護学科・リハビリテーション学科) . . . . 181
1.7.4 一般試験 (社会福祉学科) . . . . 187
1.8 九州ルーテル学院大学 . . . . 193
1.8.1 一般 I 期試験 70 分 . . . . 193
1.8.2 一般 II 期試験 70 分 . . . . 199
1.9 熊本県立技術短期大学校 . . . . 204
1.9.1 推薦 (前期) 試験 90 分 . . . . 204
1.9.2 推薦 (後期) 試験 90 分 . . . . 212
1.9.3 一般試験 90 分 . . . . 219
第 2 章 医療系 227 2.1 メディカルカレッジ青照館 . . . . 228
2.1.1 第 2 期試験 (一般試験)60 分 . . . . 228
2.2 熊本駅前リハビリテーション専門学校 . . . . 231
2.2.1 一般前期 60 分 . . . . 231
2.2.2 一般後期 60 分 . . . . 238
2.3 九州中央リハビリテーション学院 . . . . 246
2.3.1 一般試験 . . . . 246
2.4 西日本リハビリテーション学院 . . . . 252
2.4.1 一般前期試験 (昼間部・夜間部) . . . . 252
2.4.2 一般後期試験 (昼間部・夜間部) . . . . 261
2.5 熊本労災看護専門学校 . . . . 270
2.5.1 一般試験 60 分 . . . . 270
2.6 熊本総合医療福祉学院 . . . . 281
2.6.1 一般前期 60 分 . . . . 281
2.6.2 一般後期 60 分 . . . . 287
iv
第 1 章 大学・短大
本書に掲載した平成 21 年度 (2009) 入学試験問題は次のとおりである.
本書に掲載した 2009 年度入学試験問題
学校名 試験科目 試験日
熊本大学 (文系一般 2 次前期) I・II・A・B 2/25
熊本大学 (理系一般 2 次前期) I・II・III・A・B・C 2/25
熊本大学 (医学部一般 2 次前期) I・II・III・A・B・C 2/25 熊本大学 (理学部一般 2 次後期) I・II・III・A・B・C 3/12 熊本県立大学 (一般 2 次前期) I・II・III・A・B・C 2/25
崇城大学 (普通高校推薦) I・II 11/7,8
崇城大学 (専門高校推薦) I 11/7,8
崇城大学 (一般前期・後期) I・II・A・B 1/30,31・3/15
東海大学 (S 方式) I・II・A・B(産・農) 2/2
東海大学 (A 方式・B 方式) I・II・A(総) 2/7,8,9
I・II・A・B(産・農) 2/9,10,11 熊本学園大学 (一般 A 日程) I・II・A 2/7,8,9,10,12 熊本保健科学大学 (一般推薦) I・A 11/22
熊本保健科学大学 (一般) I・II(衛生技術・リハビリ) 2/4
I・A(看護) 2/4
九州看護福祉大学 (一般) I・A 2/1,2,3 九州ルーテル学院大学 (一般) I 2/7,3/7 熊本県立技術短期大学校 (推薦) I 9/21・11/30 熊本県立技術短期大学校 (一般) I・II 2/8
なお,学校ごとの入試問題 (4 年分) を次のサイトから入手することができる.
http://www1.ocn.ne.jp/˜oboetene/plan/
1
1.1 熊本大学
1.1.1 二次前期文系 ( 教育学部,医学部保健学科看護学専攻 )120 分 1 関数 f (x) を
f (x) = Z 2x
x
µ 1 7 t 2 − 2
3 t − 3
¶ dt
で定める。このとき,次の問いに答えよ。
(1) f(x) = 0 をみたす x をすべて求めよ。
(2) −3 5 x 5 6 における f (x) の最小値を求めよ。
2 大小 2 個のサイコロを投げ,大きいサイコロの目の数を p,小さいサイコロの 目の数を q とする。y = px 2 のグラフと y = qx + 1
4 のグラフの交点のうち,x 座標が負のものを A,正のものを B とする。このとき,次の問いに答えよ。
(1) 線分 AB の中点の x 座標が 1 より大きくなる確率を求めよ。
(2) A の x 座標が有理数となる確率を求めよ。
3 a,b を定数とし,a > b をみたすものとする。
f (x) = a cos 2 x + √
3(a − b) cos x sin x + b sin 2 x とするとき,次の問いに答えよ。
(1) f(x) の最大値が 6,最小値が 2 となるときの a,b を求めよ。
(2) (1) で求めた a,b に対して,f(x) を考える。0 5 x 5 π のとき,f (x) > 5 となる x の範囲を求めよ。
4 四面体 OABC において, −→
OA と −→
BC は垂直であり,4OAB の面積と 4OAC の 面積が等しいとする。このとき,次の問いに答えよ。
(1) OB = OC を示せ。
(2) 4ABC の重心を G とするとき, −→
OG と −→
BC は垂直であることを示せ。
解答例
1 (1) f(x) = Z 2x
x
µ 1 7 t 2 − 2
3 t − 3
¶ dt =
· t 3 21 − t 2
3 − 3t
¸ 2x
x
= (2x) 3 − x 3
21 − (2x) 2 − x 2
3 − 3(2x − x)
= x 3
3 − x 2 − 3x f(x) = 0 より x 3
3 − x 2 − 3x = 0 ゆえに x(x 2 − 3x − 9) = 0 よって x = 0, 3 ± 3 √
5 2 (2) (1) の結果から
f 0 (x) = x 2 − 2x − 3
= (x + 1)(x − 3) f 0 (x) = 0 とすると x = −1, 3
−3 5 x 5 6 における f (x) の増減表は,次のようになる.
x −3 · · · −1 · · · 3 · · · 6
f 0 (x) + 0 − 0 +
極大 極小
f (x) −9 % 5 & % 18
3 −9
よって,f (x) は x = ±3 で最小値 −9 をとる.
2 (1) y = px 2 ,y = qx + 1
4 から y を消去すると px 2 − qx − 1
4 = 0 · · · ° 1 この 2 次方程式の判別式を D とすると
D = (−q) 2 − 4·p·
µ
− 1 4
¶
= q 2 + p
p > 0 より D > 0 となり,2 次方程式 ° 1 は異なる 2 つの実数解をもつ.
その解を α,β とすると (α < β),解と係数の関係により α + β = q
p , αβ = − 1 4p
p > 0 より αβ < 0 であるから,A,B の x 座標はそれぞれ α,β となる.
線分 AB の中点の x 座標 α + β
2 が 1 より大きいので,上の第 1 式より q
2p > 1 すなわち q > 2p これをみたす (p, q) の組は,次の 6 組である.
(p, q) = (1, 3), (1, 4), (1, 5), (1, 6), (2, 5), (2, 6) よって,求める確率は 6
6 2 = 1 6 (2) A の x 座標 α は 2 次方程式 ° 1 の負の解
q − p q 2 + p 2p
であり,これが有理数となるは,q 2 + p が平方数のときである.
q 2 + p の値は次のようなる.
q p 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
2 5 6 7 8 9 10
3 10 11 12 13 14 15 4 17 18 19 20 21 22 5 26 27 28 29 30 31 6 37 38 39 40 41 42
条件をみたす (p, q) の組は,(p, q) = (3, 1), (5, 2) の 2 組である.
よって,求める確率は 2 6 2 = 1
18
3 (1) f (x) = a cos 2 x + √
3(a − b) cos x sin x + b sin 2 x
= a· 1 + cos 2x
2 + √
3(a − b)· sin 2x
2 + b· 1 − cos 2x 2
= a − b 2 ( √
3 sin 2x + cos 2x) + a + b 2
= (a − b) sin
³
2x + π 6
´
+ a + b 2 a > b より a − b > 0,−1 5 sin
³
2x + π 6
´
5 1 であるから
−(a − b) + a + b
2 5 (a − b) sin
³
2x + π 6
´
+ a + b
2 5 (a − b) + a + b 2 ゆえに −a + 3b
2 5 f (x) 5 3a − b 2 したがって 3a − b
2 = 6, −a + 3b
2 = 2 これを解いて a = 5, b = 3 (2) (1) の結果から f (x) = 2 sin
³
2x + π 6
´ + 4 f(x) > 5 より sin ³
2x + π 6
´
> 1
2 · · · ° 1 0 5 x 5 π のとき π
6 5 2x + π 6 5 π
6 + 2π この範囲で ° 1 を解くと
π
6 < 2x + π 6 < 5
6 π すなわち 0 < x < π
3
4 (1) −→
OA = ~a, −→
OB = ~b, −→
OC = ~c とおく.
−→ OA⊥ −→
BC より ~a·( ~c − ~b) = 0 したがって ~a· ~b = ~a· ~c
ここで,~a と ~b のなす角を θ 1 ,~a と ~c のなす角を θ 2 とすると
| ~a ||~b | cos θ 1 = | ~a ||~c | cos θ 2
ゆえに |~b | cos θ 1 = |~c | cos θ 2 · · · ° 1 4OAB と 4OAC の面積が等しいから
1
2 | ~a ||~b | sin θ 1 = 1
2 |~a ||~c | sin θ 2
ゆえに |~b | sin θ 1 = |~c | sin θ 2 · · · ° 2 1
°, ° 2 から
(|~b | cos θ 1 ) 2 + (|~b | sin θ 1 ) 2 = (|~c | cos θ 2 ) 2 + (|~c | sin θ 2 ) 2
|~b | 2 (sin 2 θ 1 + cos 2 θ 1 ) = |~c | 2 (sin 2 θ 2 + cos 2 θ 2 )
|~b | 2 = |~c | 2
したがって |~b | = |~c | すなわち OB = OC
¶ 別解 ³
4OAB = 1 2
q
| ~a | 2 |~b | 2 − ( ~a· ~b) 2 ,4OAC = 1 2
q |~a | 2 |~c | 2 − (~a· ~c) 2
である.したがって 4OAB = 4OAC,~a· ~b = ~a· ~c により
| ~a | 2 |~b | 2 = | ~a | 2 |~c | 2 よって |~b | = |~c |
µ ´
(2) −→
OG = 1
3 (~a + ~b + ~c) であるから
−→ OG· −→
BC = 1
3 {~a + ( ~b + ~c)}·( ~c − ~b)
= 1
3 ~a·( ~c − ~b) + 1
3 ( ~b + ~c)·( ~c − ~b)
= 1
3 (~a· ~c − ~a· ~b) + 1
3 (|~c | 2 − |~b | 2 )
これに (1) で示した ~a· ~b = ~a· ~c,|~b | = | ~c | を代入すると
−→ OG· −→
BC = 0 すなわち −→
OG⊥ −→
BC
1.1.2 二次前期理系 ( 理,医,薬,工学部 )120 分 1 実数 p に対して,関数 f (x) を
f (x) = Z p
p−x
(t 6 + 2t 3 − 3)dt で定める。このとき,次の問いに答えよ。
(1) f 0 (x) は,x = p + 1 のとき最小値をとることを示せ。
(2) f(p + 1) の p > 0 における最小値を求めよ。
2 0 < a < 3 とする。次の条件によって定められる数列 {a n } を考える。
( a 1 = a
a n+1 = log(1 + a n ) (n = 1, 2, 3, · · · ) このとき, lim
n→∞ a n を次の手順で求めよ。
(1) 0 < x < 3 のとき,0 < log(1 + x) < x − 1
6 x 2 であることを示せ。必要が あれば,0.69 < log 2 < 0.70 を用いてもよい。
(2) 0 < a n < 6
n + 1 (n = 1, 2, 3, · · · ) であることを示し, lim
n→∞ a n を求めよ。
3 大小 2 個のサイコロを投げ,大きいサイコロの目の数を p,小さいサイコロの 目の数を q とする。y = px 2 のグラフと y = qx + 1 のグラフの交点のうち,x 座標が負のものを A,正のものを B とする。このとき,次の問いに答えよ。
(1) 線分 AB の中点の y 座標が 2 より小さくなる確率を求めよ。
(2) A の x 座標が有理数となる確率を求めよ。
(3) ∠OAB が 90 ◦ より大きくなる確率を求めよ。ただし,O は座標平面の原点 である。
4 次の問いに答えよ。
(1) −π 5 x 5 π のとき, √
3 cos x − sin x > 0 をみたす x の範囲を求めよ。
(2) Z
π6
−
π3¯ ¯
¯ ¯ 4 sin x
√ 3 cos x − sin x
¯ ¯
¯ ¯ dx を求めよ。
解答例
1 (1) g(t) = t 6 + 2t 3 − 3 とし,この関数の原始関数を G(t) とすると f(x) =
Z p
p−x
g(t)dt =
· G(t)
¸ x
p−x
= G(p) − G(p − x) · · · ° 1 1
° を x について微分すると
f 0 (x) = 0 − G 0 (p − x)·(p − x) 0
= −g(p − x)·(−1)
= g(p − x)
= (p − x) 6 + 2(p − x) 3 − 3
= {(p − x) 3 + 1} 2 − 4 よって f 0 (x) が最小となるのは
(p − x) 3 + 1 = 0 すなわち x = p + 1 のときである.
(2) 1 ° に x = p + 1 を代入すると f (p + 1) = G(p) − G(−1) · · · ° 2 2
° より f(p + 1) が最小となるのは G(p) が最小となるときであるから G 0 (p) = g(p) = p 6 + 2p 3 − 3
= (p 3 − 1)(p 3 + 3)
= (p − 1)(p 2 + p + 1)(p 3 + 3)
G(p) の p > 0 における増減表は,次のようになる.
p 0 · · · 1 · · ·
G 0 (p) − 0 +
G(p) & 極小 %
よって p = 1 のとき最小となり,求める最小値は ° 2 から G(1) − G(−1) =
Z 1
−1
g(t) dt = Z 1
−1
(t 6 + 2t 3 − 3) dt
= 2 Z 1
0
(t 6 − 3) dt
= 2
· t 7 7 − 3t
¸ 1
0
= − 40
7
2 (1) x > 0 のとき 1 + x > 1 であるから log(1 + x) > 0 · · · ° 1 f(x) =
µ x − 1
6 x 2
¶
− log(1 + x) とすると
f 0 (x) = 1 − 1
3 x − 1
1 + x = x(2 − x) 3(1 + x)
f(x) の 0 5 x 5 3 における増減表は,次のようになる.
x 0 · · · 1 · · · 3
f 0 (x) + 0 −
f(x) 0 % 極大 0 & 3−4 log 2 2 log 2 < 0.70 より 3 − 4 log 2
2 > 0 であるから,0 < x 5 3 において f(x) > 0 すなわち log(1 + x) < x − 1
6 x 2 · · · ° 2 1
°, ° 2 より 0 < x 5 3 のとき 0 < log(1 + x) < x − 1
6 x 2 · · · ° 3 したがって 0 < x < 3 のとき 0 < log(1 + x) < x − 1
6 x 2 (2) 0 < a n < 6
n + 1 (n = 1, 2, 3, · · · ) を (A) とする.
[1]n = 1 のとき,0 < a 1 = a < 3 より 0 < a 1 < 6
1 + 1 であるから (A) が成り立つ.
[2]n = k のとき,(A) が成り立つ,すなわち 0 < a k < 6
k + 1 が成り立つと仮定すると
1 < 1 + a k < 1 + 6 k + 1 対数をとると log 1 < log(1 + a k ) < log
µ
1 + 6 k + 1
¶
ゆえに 0 < a k+1 < log µ
1 + 6 k + 1
¶
· · · ° 4
0 < 6
k + 1 5 3 であるから, ° 3 より log
µ
1 + 6 k + 1
¶
< 6 k + 1 − 1
6 µ 6
k + 1
¶ 2
= 6k (k + 1) 2
< 6k
k 2 + 2k = 6
(k + 1) + 1 · · · ° 5 4
°, ° 5 より
0 < a k+1 < 6 (k + 1) + 1
したがって,n = k + 1 のときも (A) が成り立つ.
[1],[2]からすべての自然数 n について (A) が成り立つ.
n→∞ lim 6 n + 1 = 0
であるから,はさみうちの原理を (A) に適用して
n→∞ lim a n = 0
3 (1) y = px 2 ,y = qx + 1 から y を消去すると px 2 − qx − 1 = 0 · · · ° 1 この 2 次方程式の判別式を D とすると
D = (−q) 2 − 4·p·(−1) = q 2 + 4p
p > 0 より D > 0 となり,2 次方程式 ° 1 は異なる 2 つの実数解をもつ.
その解を α,β とすると (α < β),解と係数の関係により α + β = q
p , αβ = − 1 p
p > 0 より αβ < 0 であるから,A,B の x 座標はそれぞれ α,β となる.
線分 AB の中点の y 座標は,上の第 1 式から q × α + β
2 + 1 = q × q
2p + 1 = q 2 2p + 1 これが 2 より小さいので
q 2
2p + 1 < 2 すなわち 2p − q 2 > 0 · · · ° 2 2p − q 2 の値は次のようなる.
q p 1 2 3 4 5 6
1 1 3 5 7 9 11
2 −2 0 2 4 6 8
3 −7 −5 −3 −1 1 3
4 −14 −12 −10 −8 −6 −4 5 −23 −21 −19 −17 −15 −13 6 −34 −32 −30 −28 −26 −24 したがって ° 2 をみたす (p, q) の組は,次の 12 組である.
(p, q) =(1, 1), (2, 1), (3, 1), (3, 2), (4, 1), (4, 2), (5, 1), (5, 2), (5, 3), (6, 1), (6, 2), (6, 3) よって,求める確率は 12
6 2 = 1
3
(2) A の x 座標 α は 2 次方程式 ° 1 の負の解であるから α = q − p
q 2 + 4p
2p · · · ° 3
これが有理数となるは,q 2 + 4p が平方数のときである.
q 2 + 4p の値は次のようなる.
q p 1 2 3 4 5 6
1 5 9 13 17 21 25 2 8 12 16 20 24 28 3 13 17 21 25 29 33 4 20 24 28 32 36 40 5 29 33 37 41 45 49 6 40 44 48 52 56 60
したがって条件をみたす (p, q) の組は,次の 6 組である.
(p, q) = (2, 1), (3, 2), (4, 3), (5, 4), (6, 1), (6, 5) よって,求める確率は 6
6 2 = 1
6
(3) A(α, qα + 1) および ° 3 から,直線 AO の傾きは qα + 1
α = q + 1
α = q + 2p
q − p
q 2 + 4p = q − p
q 2 + 4p 2 A,B を通る直線の方程式から,直線 AB の傾きは q 直線 AO および直線 AB の方向ベクトルをそれぞれ
~u = Ã
1, q − p
q 2 + 4p 2
!
,~v = (1, q)
とおくと,∠OAB は ~u と ~v のなす角である.∠OAB が 90 ◦ より大きくな るとき,~u·~v < 0 であるから
1·1 + q − p
q 2 + 4p 2 ·q < 0
ゆえに 2 + q 2 < q p
q 2 + 4p
上式の両辺がともに正であることに注意して,両辺を平方して整理すると p > 1 + 1
q 2
したがって q = 1 のとき 3 5 p 5 6 2 5 q 5 6 のとき 2 5 p 5 6 よって,求める確率は 4 + 5 × 5
6 2 = 29 36
4 (1) 与式から sin x − √
3 cos x < 0 左辺の三角関数を合成すると
2 sin
³ x − π
3
´
< 0 よって sin
³ x − π
3
´
< 0 · · · ° 1
−π 5 x 5 π のとき
− 4
3 π 5 x 5 2 3 π
であるから,この範囲で ° 1 を解くと
−π < x − 3
π < 0 すなわち − 2
3 π < x < π
3
(2) (1) の結果から
− π
3 5 x 5 π
6 において √
3 cos x − sin x > 0 ゆえに Z
π6
−
π3¯ ¯
¯ ¯ 4 sin x
√ 3 cos x − sin x
¯ ¯
¯ ¯ dx
= − Z 0
−
π34 sin x
√ 3 cos x − sin x dx + Z
π6
0
4 sin x
√ 3 cos x − sin x dx · · · ° 2 ここで
4 sin x = a( √
3 cos x − sin x) + b( √
3 cos x − sin x) 0 をみたす定数 a,b を求める.上式の右辺は
4 sin x = a( √
3 cos x − sin x) + b(− √
3 sin x − cos x)
= (−a − √
3 b) sin x + ( √
3 a − b) cos x 係数を比較して 4 = −a − √
3 b,0 = √ 3 a − b これを解いて a = −1, b = − √
3
ゆえに 4 sin x
√ 3 cos x − sin x = −1 − √
3 × ( √
3 cos x − sin x) 0
√ 3 cos x − sin x したがって
− Z 0
−
π34 sin x
√ 3 cos x − sin x dx
= − Z 0
−
π3(
−1 − √
3 × ( √
3 cos x − sin x) 0
√ 3 cos x − sin x )
dx
= −
·
−x − √
3 log ¯ ¯ √
3 cos x − sin x ¯ ¯
¸ 0
−
π3= π
3 · · · ° 3 Z
π6
0
4 sin x
√ 3 cos x − sin x dx
= Z
π6
0
(
−1 − √
3 × ( √
3 cos x − sin x) 0
√ 3 cos x − sin x )
dx
=
·
−x − √ 3 log ¯
¯ √
3 cos x − sin x ¯
¯
¸
π6
0
= − π 6 +
√ 3
2 log 3 · · · ° 4 3
°, ° 4 を ° 2 に代入して Z
π6
−
π3¯ ¯
¯ ¯ 4 sin x
√ 3 cos x − sin x
¯ ¯
¯ ¯ dx = π 6 +
√ 3
2 log 3
1.1.3 二次前期 ( 医学部医学科 )120 分
1 実数 Ã t に対して,座標平面上の点 (0, 1) と (1, t) を通る直線を ` とし,行列 1 2
−2 1
!
で表される移動により,直線 ` 上の各点は,ある直線 m 上の点に 移るとする。` と m の交点を P(x, y) とするとき,次の問いに答えよ。
(1) x,y を t の式で表せ。
(2) t がすべての実数を動くとき,P はある円周上を動くことを示せ。
2 p > 0 とする。各項が正である 2 つの数列 {a n },{b n } は,次の条件をみたすも のとする。
a 1 = 3, b 1 = 1
a n − a n−1 = b n − b n−1 + 1 (n = 2, 3, 4, · · · )
(a n−1 + b n )(b n − b n−1 ) = 2pn + 3 − b n (n = 2, 3, 4, · · · ) このとき,次の問いに答えよ。
(1) a n − b n を求めよ。
(2) a n b n を求めよ。
(3) lim
n→∞
a n 3 + b n 3
a n 3 − b n 3 の値を f (p) とおくとき,lim
p→0
1
p log f (p) を求めよ。
3 大小 2 個のサイコロを投げ,大きいサイコロの目の数を p,小さいサイコロの 目の数を q とする。y = px 2 のグラフと y = qx + 1 のグラフの交点のうち,x 座標が負のものを A,正のものを B とする。このとき,次の問いに答えよ。
(1) 線分 AB の中点の y 座標が 2 より小さくなる確率を求めよ。
(2) A の x 座標が有理数となる確率を求めよ。
(3) ∠OAB が 90 ◦ より大きくなる確率を求めよ。ただし,O は座標平面の原点 である。
4 次の問いに答えよ。
(1) −π 5 x 5 π のとき, √
3 cos x − sin x > 0 をみたす x の範囲を求めよ。
(2) Z
π6
−
π3¯ ¯
¯ ¯ 4 sin x
√ 3 cos x − sin x
¯ ¯
¯ ¯ dx を求めよ。
解答例
1 (1) 2 点 (0, 1),(1, t) を通る直線 ` の方程式は y = (t − 1)x + 1 · · · ° 1 2 点 (0, 1),(1, t) の
Ã
1 2
−2 1
!
による像は Ã
1 2
−2 1
!Ã 0 1
!
= Ã
2 1
! ,
Ã
1 2
−2 1
!Ã 1
t
!
= Ã
1 + 2t
−2 + t
!
2 点 (2, 1),(1 + 2t, −2 + t) を通る直線 m の方程式は (t − 3)x − (2t − 1)y + 5 = 0 · · · ° 2
P は ` と m の交点であるから, ° 1 を ° 2 に代入して,整理すると (t 2 − 2t + 2)x = −t + 3
t 2 − 2t + 2 = (t − 1) 2 + 1 6= 0 であるから x = −t + 3
t 2 − 2t + 2 これを ° 1 に代入して y = 2t − 1
t 2 − 2t + 2 (2) t = 1 + tan θ ¡
− π 2 < θ < π 2 ¢
とおいて (1) の結果に代入すると x = 2 − tan θ
1 + tan 2 θ = 2 cos 2 θ − sin θ cos θ = cos 2θ − 1
2 sin 2θ + 1 y = 1 + 2 tan θ
1 + tan 2 θ = cos 2 θ + 2 sin θ cos θ = sin 2θ + 1
2 cos 2θ + 1 2 x − 1 = cos 2θ − 1
2 sin 2θ,y − 1
2 = sin 2θ + 1
2 cos 2θ (−π < 2θ < π) であるから,P は円
(x − 1) 2 + µ
y − 1 2
¶ 2
= 5
4 , (x, y) 6= (0, 0)
の周上を動く.
(2) の別解
¶ ³
問題に t の値により,P が円周上を動くとあるので,適当な t の値をとって 円の方程式を予想することができる.たとえば
t = 0 のとき
µ 3 2 , − 1
2
¶
t = 1 のとき (2, 1) t = 2 のとき
µ 1 2 , 3
2
¶
よって,この 3 点を通る円の方程式は x 2 + y 2 − 2x − y = 0 実際,(1) の結果を x 2 + y 2 − 2x − y に代入すると
x 2 + y 2 − 2x − y =
µ −t + 3 t 2 − 2t + 2
¶ 2 +
µ 2t − 1 t 2 − 2t + 2
¶ 2
− 2 × −t + 3
t 2 − 2t + 2 − 2t − 1 t 2 − 2t + 2
= (−t + 3) 2 + (2t − 1) 2
(t 2 − 2t + 2) 2 − 2(−t + 3) + (2t − 1) t 2 − 2t + 2
= 5(t 2 − 2t + 2)
(t 2 − 2t + 2) 2 − 5 t 2 − 2t + 2
= 0
µ ´
2 (1) a n − a n−1 = b n − b n−1 + 1 より
a n − b n = a n−1 − b n−1 + 1, a 1 − b 1 = 3 − 1 = 2 よって,{a n − b n } は初項 2,公差 1 の等差数列であるから
a n − b n = 2 + (n − 1)·1 = n + 1 · · · ° 1
(2) (1) の結果から a n = b n + n + 1 · · · ° 1 0
これを (a n−1 + b n )(b n − b n−1 ) = 2pn + 3 − b n に代入すると (b n−1 + n + b n )(b n − b n−1 ) = 2pn + 3 − b n {b n + (n + 1)}b n − (b n−1 + n)b n−1 = 2pn + 3 1
° 0 から a n b n − a n−1 b n−1 = 2pn + 3 ゆえに a n+1 b n+1 − a n b n = 2p(n + 1) + 3
= 2pn + (2p + 3) よって,n = 2 のとき
a n b n = a 1 b 1 + X n−1
k=1
{2pk + (2p + 3)}
= 3·1 + 2p × 1
2 n(n − 1) + (2p + 3)(n − 1)
= pn 2 + (p + 3)n − 2p
3·1 = p·1 2 + (p + 3)·1 − 2p なので,上式は n = 1 のときにも成り立つ.
したがって a n b n = pn 2 + (p + 3)n − 2p · · · ° 2 (3) 1 ° 0 を ° 2 に代入して,整理すると
b n 2 + (n + 1)b n − pn 2 − (p + 3)n + 2p = 0 p > 0,b n > 0 に注意して,b n について解くと
b n = −(n + 1) + p
(n + 1) 2 + 4p(n − 1)(n + 2) + 12n 2
これを ° 1 0 に代入して a n = (n + 1) + p
(n + 1) 2 + 4p(n − 1)(n + 2) + 12n 2
上の 2 式から a n + b n = p
(n + 1) 2 + 4p(n − 1)(n + 2) + 12n · · · ° 3
したがって
n→∞ lim
a n 3 + b n 3
a n 3 − b n 3 = lim
n→∞
(a n + b n ){(a n − b n ) 2 + a n b n } (a n − b n ){(a n − b n ) 2 + 3a n b n }
= lim
n→∞
a n + b n n
(µ a n − b n n
¶ 2
+ a n b n n 2
)
a n − b n n
(µ a n − b n n
¶ 2
+ 3 a n b n n 2
)
ここで, °, 1 °, 2 ° 3 より
n→∞ lim
a n − b n
n = 1, lim
n→∞
a n b n
n 2 = p, lim
n→∞
a n + b n
n = p
1 + 4p であるから
f(p) = lim
n→∞
a n 3 + b n 3
a n 3 − b n 3 = (1 + p) √ 1 + 4p 1 + 3p よって
lim p→0
1
p log f (p) = lim
p→0
1
p log (1 + p) √ 1 + 4p 1 + 3p
= lim
p→0 log (1 + p)
1p(1 + 4p)
2p1(1 + 3p)
1p= lim
p→0 log (1 + p)
1pn
(1 + 4p)
4p1o 2 n
(1 + 3p)
3p1o 3
= log e·e 2
e 3 = log 1 = 0
3 (1) y = px 2 ,y = qx + 1 から y を消去すると px 2 − qx − 1 = 0 · · · ° 1 この 2 次方程式の判別式を D とすると
D = (−q) 2 − 4·p·(−1) = q 2 + 4p
p > 0 より D > 0 となり,2 次方程式 ° 1 は異なる 2 つの実数解をもつ.
その解を α,β とすると (α < β),解と係数の関係により α + β = q
p , αβ = − 1 p
p > 0 より αβ < 0 であるから,A,B の x 座標はそれぞれ α,β となる.
線分 AB の中点の y 座標は,上の第 1 式から q × α + β
2 + 1 = q × q
2p + 1 = q 2 2p + 1 これが 2 より小さいので
q 2
2p + 1 < 2 すなわち 2p − q 2 > 0 · · · ° 2 2p − q 2 の値は次のようなる.
q p 1 2 3 4 5 6
1 1 3 5 7 9 11
2 −2 0 2 4 6 8
3 −7 −5 −3 −1 1 3
4 −14 −12 −10 −8 −6 −4 5 −23 −21 −19 −17 −15 −13 6 −34 −32 −30 −28 −26 −24 したがって ° 2 をみたす (p, q) の組は,次の 12 組である.
(p, q) =(1, 1), (2, 1), (3, 1), (3, 2), (4, 1), (4, 2), (5, 1), (5, 2), (5, 3), (6, 1), (6, 2), (6, 3) よって,求める確率は 12
6 2 = 1
3
(2) A の x 座標 α は 2 次方程式 ° 1 の負の解であるから α = q − p
q 2 + 4p
2p · · · ° 3
これが有理数となるは,q 2 + 4p が平方数のときである.
q 2 + 4p の値は次のようなる.
q p 1 2 3 4 5 6
1 5 9 13 17 21 25 2 8 12 16 20 24 28 3 13 17 21 25 29 33 4 20 24 28 32 36 40 5 29 33 37 41 45 49 6 40 44 48 52 56 60
したがって条件をみたす (p, q) の組は,次の 6 組である.
(p, q) = (2, 1), (3, 2), (4, 3), (5, 4), (6, 1), (6, 5) よって,求める確率は 6
6 2 = 1
6
(3) A(α, qα + 1) および ° 3 から,直線 AO の傾きは qα + 1
α = q + 1
α = q + 2p
q − p
q 2 + 4p = q − p
q 2 + 4p 2 A,B を通る直線の方程式から,直線 AB の傾きは q 直線 AO および直線 AB の方向ベクトルをそれぞれ
~u = Ã
1, q − p
q 2 + 4p 2
!
,~v = (1, q)
とおくと,∠OAB は ~u と ~v のなす角である.∠OAB が 90 ◦ より大きくな るとき,~u·~v < 0 であるから
1·1 + q − p
q 2 + 4p 2 ·q < 0
ゆえに 2 + q 2 < q p
q 2 + 4p
上式の両辺がともに正であることに注意して,両辺を平方して整理すると p > 1 + 1
q 2
したがって q = 1 のとき 3 5 p 5 6 2 5 q 5 6 のとき 2 5 p 5 6 よって,求める確率は 4 + 5 × 5
6 2 = 29 36
4 (1) 与式から sin x − √
3 cos x < 0 左辺の三角関数を合成すると
2 sin
³ x − π
3
´
< 0 よって sin
³ x − π
3
´
< 0 · · · ° 1
−π 5 x 5 π のとき
− 4
3 π 5 x 5 2 3 π
であるから,この範囲で ° 1 を解くと
−π < x − 3
π < 0 すなわち − 2
3 π < x < π
3
(2) (1) の結果から
− π
3 5 x 5 π
6 において √
3 cos x − sin x > 0 ゆえに Z
π6
−
π3¯ ¯
¯ ¯ 4 sin x
√ 3 cos x − sin x
¯ ¯
¯ ¯ dx
= − Z 0
−
π34 sin x
√ 3 cos x − sin x dx + Z
π6
0
4 sin x
√ 3 cos x − sin x dx · · · ° 2 ここで
4 sin x = a( √
3 cos x − sin x) + b( √
3 cos x − sin x) 0 をみたす定数 a,b を求める.上式の右辺は
4 sin x = a( √
3 cos x − sin x) + b(− √
3 sin x − cos x)
= (−a − √
3 b) sin x + ( √
3 a − b) cos x 係数を比較して 4 = −a − √
3 b,0 = √ 3 a − b これを解いて a = −1, b = − √
3
ゆえに 4 sin x
√ 3 cos x − sin x = −1 − √
3 × ( √
3 cos x − sin x) 0
√ 3 cos x − sin x したがって
− Z 0
−
π34 sin x
√ 3 cos x − sin x dx
= − Z 0
−
π3(
−1 − √
3 × ( √
3 cos x − sin x) 0
√ 3 cos x − sin x )
dx
= −
·
−x − √
3 log ¯ ¯ √
3 cos x − sin x ¯ ¯
¸ 0
−
π3= π
3 · · · ° 3 Z
π6
0
4 sin x
√ 3 cos x − sin x dx
= Z
π6
0
(
−1 − √
3 × ( √
3 cos x − sin x) 0
√ 3 cos x − sin x )
dx
=
·
−x − √ 3 log ¯
¯ √
3 cos x − sin x ¯
¯
¸
π6
0
= − π 6 +
√ 3
2 log 3 · · · ° 4 3
°, ° 4 を ° 2 に代入して Z
π6