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熊本県入試問題 数学正解 大学・短大・医療系

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(1)

大学・短大・医療系

2010 年 受 験 用

O y

x

Typed by L A TEX 2 ε

(2)

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

(3)
(4)

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

(5)

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

(6)

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

(7)

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。

(8)

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.

(9)

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

(10)

3 (1) f (x) = a cos 2 x +

3(a b) cos x sin x + b sin 2 x

= 1 + cos 2x

2 +

3(a b)· sin 2x

2 + 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

(11)

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 4OAB4OAC 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

(12)

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

π

6

π3

¯ ¯

¯ ¯ 4 sin x

3 cos x sin x

¯ ¯

¯ ¯ dx を求めよ。

(13)

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

°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 °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)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

(14)

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

(15)

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

(16)

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

(17)

(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

(18)

(3) A(α, qα + 1) および ° 3 から,直線 AO の傾きは + 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~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

(19)

(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

π

6

π3

¯ ¯

¯ ¯ 4 sin x

3 cos x sin x

¯ ¯

¯ ¯ dx

= Z 0

π3

4 sin x

3 cos x sin x dx + Z

π

6

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

π3

4 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

π

6

0

4 sin x

3 cos x sin x dx

= Z

π

6

0

(

−1

3 × (

3 cos x sin x) 0

3 cos x sin x )

dx

=

·

−x 3 log ¯

¯

3 cos x sin x ¯

¯

¸

π

6

0

= π 6 +

3

2 log 3 · · · ° 4 3

°, ° 4 を ° 2 に代入して Z

π

6

π3

¯ ¯

¯ ¯ 4 sin x

3 cos x sin x

¯ ¯

¯ ¯ dx = π 6 +

3

2 log 3

(20)

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,yt 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

π

6

π3

¯ ¯

¯ ¯ 4 sin x

3 cos x sin x

¯ ¯

¯ ¯ dx を求めよ。

(21)

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 `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.

(22)

(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

(23)

(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° 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

(24)

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

a n b n n

2

+ a n b n n 2

)

a n b n n

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)

1p

n

(1 + 4p)

4p1

o 2 n

(1 + 3p)

3p1

o 3

= log e·e 2

e 3 = log 1 = 0

(25)

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

(26)

(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

(27)

(3) A(α, qα + 1) および ° 3 から,直線 AO の傾きは + 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~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

(28)

(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

π

6

π3

¯ ¯

¯ ¯ 4 sin x

3 cos x sin x

¯ ¯

¯ ¯ dx

= Z 0

π3

4 sin x

3 cos x sin x dx + Z

π

6

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

π3

4 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

π

6

0

4 sin x

3 cos x sin x dx

= Z

π

6

0

(

−1

3 × (

3 cos x sin x) 0

3 cos x sin x )

dx

=

·

−x 3 log ¯

¯

3 cos x sin x ¯

¯

¸

π

6

0

= π 6 +

3

2 log 3 · · · ° 4 3

°, ° 4 を ° 2 に代入して Z

π

6

π3

¯ ¯

¯ ¯ 4 sin x

3 cos x sin x

¯ ¯

¯ ¯ dx = π 6 +

3

2 log 3

(29)

1.1.4 二次後期 ( 理学部 ) 1 平面上の円 C 1 ,C 2 ,C 3

C 1 : (x + 4) 2 + (y + 1) 2 = 1,C 2 : x 2 + (y 4) 2 = 9,C 3 : (x 4) 2 + (y + 3) 2 = 1 で定義するとき,次の問いに答えよ。

(問 1) 原点 (0, 0) を通り,C 1 に接する直線をすべて求めよ。

(問 2) 原点 (0, 0) を通り,C 1 ,C 2 ,C 3 のいずれとも共有点をもたない直線をす べて求めよ。

2 関数 y = sin x cos x

1 sin x について,次の問いに答えよ。

(問 1) t = tan x

2 とするとき,y を t の式で表せ。

(問 2) π

3 5 x 5 π

3 とするとき,y の最大値と最小値を求めよ。また,そのとき の x の値を求めよ。

3 数列 {a n }{b n }a n =

Z

0

e −2x cos x dx, b n = Z

0

e −2x sin x dx (n = 1, 2, 3, . . .) で定義するとき,次の問いに答えよ。

(問 1) 数列 {2a n + b n }{2b n a n } の一般項をそれぞれ求めよ。

(問 2) 一般項 a nb n をそれぞれ求めよ。

(問 3) 極限値 lim

n→∞ a n と lim

n→∞ b n をそれぞれ求めよ。

(30)

解答例 1  

(問 1) C 1y 軸に接しないので,求める直線を y = kx とおける.C 1 の中心 (−4, −1) からこの直線 kx y = 0 までの距離が C 1 の半径 1 に等しいから

| k·(−4) (−1) |

p k 2 + (−1) 2 = 1 整理して 15k 2 8k = 0

したがって k = 0, 8 15

よって,求める直線は y = 0, y = 8 15 x

(問 2) C 2y 軸と共有点をもつので,求める直線を y = kx とおける.

この直線 kx y = 0 との位置関係について C 1 と共有点をもたないとき | k·(−4) (−1) |

p k 2 + (−1) 2 > 1 C 2 と共有点をもたないとき | k·0 4 |

p k 2 + (−1) 2 > 3 C 3 と共有点をもたないとき | k·4 (−3) |

p k 2 + (−1) 2 > 1

整理すると 15k 2 8k > 0,9k 2 7 < 0,15k 2 + 24k + 8 > 0 これらを解くと

k < 0, 8

15 < k · · · ° 1

7

3 < k <

7

3 · · · ° 2 k < −12 2

6

15 , −12 + 2 6

15 < k · · · ° 3 1

°, °, 2 ° 3 の共通範囲により,求める直線の方程式は y = kx

à −12 + 2 6

15 < k < 0, 8

15 < k <

7 3

!

(31)

2  

(問 1) t = tan x

2 とするとき,sin x = 2t

1 + t 2 ,cos x = 1 t 2 1 + t 2

ゆえに sin x cos x 1 sin x =

2t

1 + t 2 1 t 2 1 + t 2 1 2t

1 + t 2

= −1 + 2t + t 2 1 2t + t 2

よって y = −1 + 2t + t 2 1 2t + t 2 (問 2) π

3 5 x 5 π

3 のとき 1

3 5 t 5 1

3 · · · ° 1 y = −1 + 2t + t 2

1 2t + t 2 の右辺を変形すると

−1 + 2t + t 2

1 2t + t 2 = 2 4(1 t) + (1 t) 2 (1 t) 2

= 2

(1 t) 2 4 1 t + 1 u = 1

1 t とおくと y = 2u 2 4u + 1 = 2(u 1) 2 1 このとき, ° 1 から 3

3

2 5 u 5 3 + 3 2 よって,y は

u = 3 + 3

2 すなわち x = π

3 で最大値 1 + 3

u = 1 すなわち x = 0 で最小値 −1

をとる.

(32)

3  

(問 1) {2a n + b n } の一般項は 2a n + b n = 2

Z

0

e −2x cos x dx + Z

0

e −2x sin x dx

= Z

0

{(e −2x ) 0 cos x + e −2x (cos x) 0 }dx

= Z

0

(e −2x cos x) 0 dx

=

·

e −2x cos x

¸

0

= −(−1) n e `2nı + 1 {2b n a n } の一般項は

2b n a n = 2 Z

0

e −2x sin x dx Z

0

e −2x cos x dx

= Z

0

{(e −2x ) 0 sin x + e −2x (sin x) 0 }dx

= Z

0

(e −2x sin x) 0 dx

=

·

e −2x sin x

¸

0

= 0 (問 2) (問 1) の結果から

a n = 2 2·(−1) n e `2nı

5 , b n = 1 (−1) n e `2nı 5

(問 3) (問 2) の結果から

n!1 lim a n = 2

5 , lim

n!1 b n = 1

5

(33)

1.2 熊本県立大学

1.2.1 二次前期環境共生学部 ( 環境資源・居住環境 )

問題 I 4ABC において,AB = 4,BC = 5,CA = 6 のとき,以下の各問に答 えよ。

1) 4ABC の面積を求めよ。

2) 4ABC に外接する円の面積を求めよ。

3) 4ABC を底面とする三角柱の 5 つの面すべてに球が内側から接してい るとき,この三角柱の高さを求めよ。

問題 II a 1 = 2,a n+1 = 2a n + 4 (n = 1, 2, 3, · · · ) で与えられた数列 {a n } について,

以下の各問に答えよ。

1) a 2 ,a 3 ,a 4 の値を求めよ。

2) 数列 {a n } の階差数列を {b n } とするとき,{b n } の一般項を求めよ。

3) 数列 {a n } の一般項を求めよ。

4) 数列 {a n } の初項から第 n 項までの和 S n を求めよ。

問題 III 1) 関数 y = x 2 e −x を微分せよ。

2) 関数 y = x 2 e −x のグラフをかけ。

3) 曲線 C : y = x 2 e −x は,原点以外の点において,直線 l : y = kx に接し

ている。ただし,k は 0 でない実数である。このとき,k の値と接点を

求めよ。

(34)

解答例

問題 I 1) a = 5,b = 6,c = 4 であるから,余弦定理により cos A = 6 2 + 4 2 5 2

2·6·4 = 27 2·6·4 = 9

16 sin A > 0 であるから

sin A = s

1 µ 9

16

2

= 5 7 16 よって,4ABC の面積 S

S = 1

2 bc sin A = 1

2 ·6·4· 5 7

16 = 15 7 4

2) 4ABC の外接円の半径を R とすると,正弦定理により 2R = a

sin A ゆえに R = 1

2 × 5 ÷ 5 7 16 = 8

7 よって,求める 4ABC の外接円の面積は

πR 2 = π µ 8

7

2

= 64 7 π 3) 球の中心を通り底面に平行な平面で三角

柱を切ったとき,切り口は右の図のよう になる.球の半径を r とすると,4ABC の面積 S

S = 1

2 ·4r + 1

2 ·5r + 1

2 ·6r = 15 2 r 1) の結果から 15

2 r = 15 7 4 これを解いて r =

7 2 よって,三角柱の高さは

2r = 2 ×

7 2 =

7

r 6 5 4

2r

参照

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