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解答例 解180 数学 A 方式 ( 1 /29) 一般 A1 解答説I (1) A=4x 2 +4xy+y 2-9(2x+y)+20 =(2x+y) 2-9(2x+y)+20 =(2x+y-4)(2x+y-5) A に x= 3,y= 2 = 3+1を代入すると, A=(

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(1)

解 答 例 ・ 解 説

数学〔A方式( 1 /29)〕

①,②より,a2-12a+32=0 (a-4)(a-8)=0

a=4, 8 (a, b)=(4, 8),(8, 4)

a<bだから, (a, b)=(4, 8)

II

(1) A=0となるとき,a, b, cの少なくとも1つは3である。

a, b, cがいずれも3でない確率は,(56)3125

216 であるから,

A=0となる確率P は,P=1-125

21691

216

(2) A>0となるのは,

①a, b, cのいずれも4以上

a, b, cのうち,2つが2以下で残り1つが4以上 したがって,A>0となる確率Qは,

Q(36)33C2(26) (26) (36) 1

81

67

24

(3) (i)A=1となるのは,

abc=4

②a, b, cのうち,2つが2で残り1つが4のときである。

ゆえに,A=1となる確率は,

(16)33C1(16)2(16)4

216

(ii) A=2となるのは,

①a, b, cのうち,1つが5で残りの2つが4

a, b, cのうち,1つが5で残りの2つが2

a, b, cのうち,1つが1,もう1つが2,残りの1つが4 のときである。

ゆえに,A=2となる確率は,

3C1(16) (16)23C1(16) (16)2(16) (16) (16)・3!=12

216

(iii)A=3となるのは,

①a, b, cのうち,1つが6で残りの2つが4

a, b, cのうち,1つが6で残りの2つが2 のときである。

ゆえに,A=3となる確率は,

3C1(16) (16)23C1(16) (16)26

216

(i),(ii),(iii)および(2)より,A>3となる確率Rは,

RQ(216412

216 6

216)7

2422

21641

216

III

(1) ABCDEは正五角形なので,1つの内角は180°×3×1

5=108° ABBCより,∠BCA=∠BAC=(180°-108°1

2=36° 同様に計算すると,

BEC=∠AED-∠AEB-∠CED=108°-36°-36°=36°

CBFと△EBCにおいて,

CBF=∠EBC (共通) BCF=∠BEC=36°

よって,△CBF∽△EBC

(2) BF=xとおくと,BCFCまたFCFE よって,BEx+2a

CBBEBFBC

2a:(x+2a)=x:2a x(x+2a)=4a2 x2+2ax-4a2=0 x−2𝑎𝑎±√4𝑎𝑎216𝑎𝑎2

2 =(-1±√5)a a>0,x>0なので,(√5-1)a

(3) △CBFに対して余弦定理を用いて,

cos36°(2𝑎𝑎)2+(2𝑎𝑎)2−(√5−1)2𝑎𝑎2

2×2𝑎𝑎×2𝑎𝑎8−(6−2√5)

81+√5

4

(4) BE=2a+(√5-1)a=(√5+1)a FCAC=2a:(√5+1)aなので,

ABE=△ABC√5+1

2 S

BFBE=(√5-1)a:(√5+1)aなので,

EBC√51

√5-1S=(√541)2S=32√5S

(正五角形ABCDEの面積)=△ABE+△CDE+△EBC =△ABE×2+△EBC

(√52+1× 23+√5

2 )S

3√55

2 S

一般A1解答

I

(1) A=4x2+4xy+y2-9(2x+y)+20

=(2xy)2-9(2xy)+20

=(2x+y-4)(2x+y-5) Ax=√32,y= 2

√3−1√31を代入すると,

A=(2・√3

2√31-4)(2・√3

2√31-5) =(2√3-3)( 2√3-4)=24-14√3

(2) f(x)=ax2+(a+1)x+2(a+1)とおく。

f(x)=0の判別式をDとする。

f(x)>0がすべての実数xに対して成り立つのは,yf(x)のグラフが下に凸 であり,かつ,D<0のときである。

D=(a+1)2-4a・2(a+1)<0 a2+2a+1-8a2-8a<0 7a2+6a-1>0 (a+1)(7a-1)>0 a<-1,a1

7

yf(x)のグラフが下に凸であるので,

a>0より,a1

7 である。

(3) 平均値が5時間より,2+3+3+5+6+6+6+7+a+b=50 したがって,ab=12・・・①

分散が3.4より,

(-3)2+(-2)2+(-2)2+02+12+12+12+22+(a-5)2+(b-5)2=34 したがって,(a-5)2+(b-5)2=10・・・②

(2)

解 答 例 ・ 解 説

数学〔A方式( 1 /30)〕

II

(1) J1個,K1個,O2個,Y1個であるから,

5!

1!1!2!1!=5・4・3=60

(2) J□□□□の形の文字列は,残りK1個,O2個,Y1個を並べるこ とになるから,

4!

1!2!1!4321

2 =12

K□□□□の形の文字列は,残りJ1個,O2個,Y1個を並べるこ とになるから,

4!

1!2!1!4321

2 =12

O□□□□の形の文字列は,残りJ1個,K1個,O1個,Y1個 を並べることになるから,

4!

1!1!1!1!4321=24

12+12+24=48より,48番目の文字列は,OYOKJ

したがって,47番目の文字列は,OYOJK,46番目の文字列は,OYKOJ

(3) (2)より,J□□□□の形の文字列は12個,K□□□□の形の文字列は12個 であるので,24番目の文字列は,KYOOJである。

1つ前の23番目の文字列は,KYOJOである。

よって,KYOJO23番目の文字列である。

III

(1)|x2-2x|={𝑥𝑥2− 2𝑥𝑥𝑥𝑥 ≦ 02 ≦ 𝑥𝑥のとき)

−(𝑥𝑥2− 2x)0𝑥𝑥2のとき),

|x|={𝑥𝑥𝑥𝑥 ≧ 0のとき)

−𝑥𝑥𝑥𝑥0のとき)

(i)x≦0のとき,x2-2x>-x x(x-1)>0

x<0,x>1

x≦0であるので,x>1は不適。

したがって,x<0 (ii)2≦xのとき,x2-2xx x(x-3)>0 x<0,3<x

x≧2であるので,x<0は不適。

したがって,3<x (iii)0<x<2のとき,-x2+2x>x x2x<0

x(x-1)<0 0<x<1 これは0<x<2を満たす

以上(i),(ii),(iii)より,x<0,0<x<1,3<x

(2)(i)x≦0のとき,x2-2x≧0,x≦0となるので,

yx2-2x-(-x)=x2x(𝑥𝑥 −12)21

4

(ii)0<x<2のとき,x2-2x<0,x>0となるので,

y=-(x2-2x)-x=-x2x=-(𝑥𝑥 −12)21

4

(iii)2≦xのとき,x2-2x≧0,x≧0となるので,

y=x2-2x-x=x2-3x=(𝑥𝑥 −32)29

4

したがって,y=|x2-2x|-|x|のグラフは,

右のようになる。

(3) (2)のグラフより,0≦x≦3におけるy=|x2-2x|-|x|の最大値と最小値 一般A2解答

I

(1) 2x3yz2-2x4yz+19x2y2z2-19x3y2z-10xy3z2+10x2y3z

xyz(2x2z-2x3+19xyz-19x2y-10y2z+10xy2)

=xyz{2x2(z-x)+19xy(z-x)-10y2(z-x)}

=xyz(z-x)(2x2+19xy-10y2)

xyz(zx)(2xy)(x+10y)

(2) BCaCAbABc,△ABCの外接円の半径をRとする。

正弦定理と余弦定理より,𝑐𝑐

2𝑅𝑅=2・𝑏𝑏2+𝑐𝑐2−𝑎𝑎2

2𝑏𝑏𝑐𝑐𝑏𝑏

2𝑅𝑅

これを整理して,c2b2c2a2 よって,a2=b2

a, bは正の数であるので,ab

ゆえに,△ABCBCCAの二等辺三角形である。

(3)

① 弧BM=弧MAより,∠BAM=∠ANMAN=弧NCより,∠AMN=∠NAC

APQ=∠BAM+∠AMN

AQP=∠ANM+∠NAC なので,∠APQ=∠AQP よって,△APQAPAQの二等辺三角形である。

② ∠BAC=60°より,弧BCは円周の1

3である。

よって,弧BAC(点Aを含む方の弧BC)は円周の2

3である。

MAN(点Aを含む方の弧MN)も,弧MAN1

2・弧BACより,円周の1

3で ある。

よって,弧BC=弧MANとなるため,MNBC

(3)

解 答 例 ・ 解 説

数学〔B方式( 1 /31)〕

II

(1) △DHA,△DHB,△DHCにおいて,

DHA=∠DHB=∠DHC=90° DHは共通

DADBDC

直角三角形の斜辺と他の一辺がそれぞれ等しいので,

DHA≡△DHB≡△DHC よって,AHBHCH

したがって,Hは△ABCの外心である。

(2) 点Aから辺BCに垂線AIを下ろすと,AIsin60°√3

2

正三角形において,外心と重心は一致するので,AHHI=2:1 よって,AH√3

3

ここで,AD2√3

3より,DH√(2√33)2(√33)2=1 ABC1

2・1・1・sin60°√3

4

(正三角錐ABCDの体積)=1

3√3

4・1=√3

12

(3) OA=|1-OH|,OA√(√33)2OH2より,OH1

3OA2

3

(球Sの体積)=4

3π・(2

3)332

81π

② 3点A, B, Cがすべて異なるのは,1回目に6以外の目xが出て,2回目に6 x以外の目が出るときであるから,3点A, B, Cが全て異なる確率は,

56×4

620

36

したがって,3A, B, Cのうち2つだけが一致する確率は,

1-(36120

36)15

365

12

③ △ABCが正三角形になるのは,1回目に4,2回目に2が出る場合か,1回目 2,2回目に4が出る場合のいずれかである。

したがって,△ABCが正三角形になる確率は,

(16)2×2=1

18

(3) 0°≦θ≦180°より,0≦sinθ≦1,-1≦cosθ≦1・・・①

与えられた方程式の判別式をDとし,f(x)=x2+2(cosθ)x+sin2θとおく。

方程式f(x)=0が異なる2つの正の実数解をもつのは,D>0かつ,

放物線yf(x)の軸が正かつf(0)>0のときである。

𝐷𝐷

4cos2θ-sin2θ cos2θ-(1-cos2θ)

=2 cos2θ-1

=(√2cosθ+1) (√2cosθ-1) 𝐷𝐷

4>0より,cosθ<-1

√21

√2cosθ・・・②

放物線yf(x)の軸はx=-cosθなので,cosθ<0・・・③ f(0)=sin2θ>0より,sinθ≠0となり,cosθ≠±1・・・④ ①②③④より,-1<cosθ<-√21

よって,135°<θ<180°

III

(1) 03𝑥𝑥24𝑑𝑑𝑥𝑥∫ (−𝑥𝑥02 24)𝑑𝑑𝑥𝑥∫ (𝑥𝑥23 24)𝑑𝑑𝑥𝑥 [−𝑥𝑥334𝑥𝑥]02[𝑥𝑥33− 4𝑥𝑥]23

=-8

3+8+{(273− 12) − (83− 8)}

=-16

3+13=23

3

(2) y=|x2-4|において,-2<x<2のとき y−𝑥𝑥24 yf(x)とおくと,f’(x)=-2x

したがって,f’(-1)=2

接線は,点(-1, 3)を通るので,y-3=2(x+1) よって,接線の方程式は,y=2x+5

(3) y=2x+5とyx2-4の交点のx座標は,

x2-4=2x+5 x2-2x-9=0 x=1±√10

曲線y=|x2-4|と(2)で求めた接線で囲まれた図形の面積をSとすると,

S1−√10−2 (2𝑥𝑥5 − 𝑥𝑥24)𝑑𝑑𝑥𝑥∫ (2𝑥𝑥−225𝑥𝑥2− 4)𝑑𝑑𝑥𝑥21+√10(2𝑥𝑥5 − 𝑥𝑥24)𝑑𝑑𝑥𝑥

1−√101+√10(2𝑥𝑥5)𝑑𝑑𝑥𝑥1−√10−2 (−𝑥𝑥24)𝑑𝑑𝑥𝑥∫ (𝑥𝑥−22 2− 4)𝑑𝑑𝑥𝑥21+√10(−𝑥𝑥24)𝑑𝑑𝑥𝑥

[𝑥𝑥25𝑥𝑥]1−√101+√10[𝑥𝑥33− 4𝑥𝑥]1−√10−2[𝑥𝑥33− 4𝑥𝑥]−22[𝑥𝑥33− 4𝑥𝑥]21+√10

40√10−64

3

一般B解答

I

(1)① pq5で割ったあまりをrとする。s,t,uを整数として,

m=5spn=5tqpq=5urと表せるので,

mn=(5s+p)(5t+q) =25st+5qs+5ptpq =5(5stqspt)+5ur =5(5st+qs+pt+u)+r

5stqsptuは整数であるから,mn5で割った余りはrであり,

pq5で割った余りに等しい。

p45で割ったあまりをrとする。stを整数として,m=5spp4=5tr と表せるので,

m4=(5sp)4=54s4+4・53s3p+6・52s2p2+4・5sp3p4

=5(53s4+4・52s3p+6・5s2p2+4sp3+t)+r

よって,m45で割った余りは,p45で割った余りと等しい。

p=1のとき,m45で割った余りは,14=1を5で割った余りに等しいので,

余りは1。

p=2のとき,m45で割った余りは,24=16を5で割った余りに等しいの で,余りは1。

p=3のとき,m45で割った余りは,34=81を5で割った余りに等しいの で,余りは1。

p=4のとき,m45で割った余りは,44=256を5で割った余りに等しいの で,余りは1。

したがって,p0でないとき,自然数mについてm45で割った余りは1 になる。

(2)① 3A, B, Cが一致するためには,2回とも6の目が出ればよいので,

3A, B, Cが一致する確率は,

(16)21

36

(4)

解 答 例 ・ 解 説

数学〔A方式 1 /29〕

⑴ A=(4x2+4xy+y2)-(18x+9y)+20=(2x+y)2-9(2x+y)+20より、2x+y=t とおいて因数分解する。

⑵ 与えられた 2 次不等式の左辺を f(x)とすると、「f(x)>0 がすべての実数xについて成り立つ」とは、「y=f(x)のグラフが、xの値によらず 常にx軸より上にある」、つまり、D < 0 である。なお、y=f(x)のグラフは下に凸のグラフであるから、a > 0 である。

⑶ 平均値と分散から、以下の a と b の方程式を2つ作り、連立方程式として解く。

  平均値から、5+2+6+a+3+7+6+b+3+6=5×10

  分散から、(5-5)2+(2-5)2+(6-5)2+(a-5)2+(3-5)2+(7-5)2+(6-5)2+(b-5)2+(3-5)2+(6-5)2=3. 4×10

⑴ A=0、つまり(a-3)(b-3)(c-3)=0 となるのは、「a-3=0 または b-3=0 または c-3=0」のとき、つまり「a=3または b=3 または c=3」

のときである。いいかえると、「a、b、c のうち少なくとも 1 つが 3 」のときである。

⑵ A>0、つまり(a-3)(b-3)(c-3)>0 となるのは、「a-3、b-3、c-3 がすべて正」、または「a-3、b-3、c-3 のうち 2 つが負で 1 つが正」

のときである。

⑶ A>3 となる確率は、⑵で求めた A>0 となる確率から、A=1 となる確率と A=2 となる確率を引けばよい。

  A=1 となるのは、「a-3=1 かつ b-3=1 かつ c-3=1」のとき、または「a-3、b-3、c-3 のうち 2 つが- 1 で 1 つが 1 」のときである。

 A=2 となるのは、「a-3、b-3、c-3 のうち 2 つが 1 で 1 つが 2 」のとき、または「a-3、b-3、c-3 のうち 2 つが- 1 で 1 つが 2 」のとき、

 または「a-3、b-3、c-3 のうち 1 つが- 2 、 1 つが- 1 、 1 つが 1 」のときである。

⑴  2 つの三角形には共通の角があることから、三角形の相似条件「 2 角が等しい」ことを示すことを考える。正五角形の 1 つの内角の大きさは 108°であることを利用して、求められる角はすべて求めてみる。なお、正五角形の辺の長さはすべて等しいことから、正五角形の辺を 2 つ含 む三角形は二等辺三角形である。

⑵ △CBF は、∠CBF=∠CFB=72°であることより、CB=CF の二等辺三角形である。同様に、△FCE は、∠FCE=∠FEC=36°であること より、FC=FE の二等辺三角形である。

  したがって、CB=CF=FE=2a であるから、BF=xとおいて、⑴で証明した △CBF ∽△EBC より辺の比が等しいことを用いて方程式を 立てる。

⑶ △CBF に余弦定理を用いればよい。cos36°を求めるので、cos∠BCF を含む式を作ると、

   BF2=CB2+CF2-2×CB×CF×cos36°

  つまり、

   {(√5 -1)a}2=(2a)2+(2a)2-2×2a×2a×cos36°

  となる。

⑷ 正五角形の面積は、△ABE と △CDE と △EBC の面積の和である。

数学〔A方式 1 /30〕

⑴ 各項の共通因数xyzでくくり出し、さらに同じ係数の項に着目して、それぞれ共通因数でくくり出す。

⑵ sinC、sinB、cosA を、それぞれ辺の長さで表す。sinC と sinB は正弦定理を、cos A は余弦定理を用いればよい。

⑶ ① 等しい弧に対する円周角が等しいことを利用する。また、∠APQ は △APM の外角、∠AQP は △AQN の外角である。

  ② 弧 MN(MAN)と弧 BC の長さが等しいことを示す。

    △APQ は正三角形なので ∠BAC=60°、つまり弧 BC に対する円周角が60°である。したがって、弧 BC の長さは円周の1 3であり、

   弧 BAC の長さは円周の2 3である。

    ここで、弧 AM=弧 BM、弧 AN=弧 CN より、弧 MAN の長さは弧 BAC の1

2であるから、弧 BAC の長さも周の1 3である。

⑴ 同じものを含む順列の数は、 n!

p!q!r!・・・で求めることができる(ただし、n=p+q+r+…)。

⑵ 先頭が「J」「K」の文字列はそれぞれ12通り、先頭が「O」の文字列は24通りであり、合わせて 12+12+24=48(通り)である。

  したがって、46番目の文字列は、先頭が「O」の文字列のうち、最後(48番目)から数えて 3 つだけ前にある文字列である。

  48番目の文字列は「OYOKJ」、47番目の文字列は「OYOJK」、46番目の文字列は「OYKOJ」である。

⑶ ⑵より、「J」「K」の文字列はそれぞれ12通りである。ここで、「KYOJO」の 2 番目の文字が「Y」であることから、最後(24番目)の文字列か らさかのぼって考えてみると、24番目の文字列は「KYOOJ」、23番目の文字列は「KYOJO」である。

⑴ y=x2-2xとする。y=x2-2x=x(x-2)より、この関数のグラフとx軸との交点のx座標はx=0、2 である。この関数のグラフのy座標は、

0<x<2 の範囲で負の値をとるから、y=│x2-2x│ のグラフは、この範囲においてはy座標に負の符号をつけて正の値にする。つまり、

  (y=)│x2-2x│=

x2-2x(x≦0、2≦xのとき)

……①

(5)

解 答 例 ・ 解 説

数学〔B方式 1 /31〕

⑴① m、n を 5 で割ったときの商をそれぞれ s、t すると、m、n は、

    m=5s+p、n=5t+q    と表せる。したがって、

    mn=(5s+p)(5t+q)=25st+5qs+5pt+pq=5(5st+qs+pt)+ pq ……ⅰ    また、pq を 5 で割ったときの商を u、余りを r とすると、

    pq=5u+r ……ⅱ

   と表せる。ⅱをⅰに代入して、

    mn=5(5st+qs+pt)+pq=5(5st+qs+pt)+5u+r=5(5st+qs+pt+u)+r

   5st+qs+pt+u は整数であるから、mn を 5 で割った余りは r であり、これは pq を 5 で割った余りと一致する。

② ①より、m=5s+p であるから、

    m4=(5s+p)4=54s4+4・53s3p+6・52s2p2+4・5sp3+p4=5(53s4+4・52s3p+6・5s2p2+4sp3)+p4 ……ⅲ    ここで、①と同様に、p4を 5 で割ったときの商を a、余りを b とすると、

    p4=5a+b ……ⅳ     と表せる。ⅳをⅲに代入して、

    m4=5(53s4+4・52s3p+6・5s2p2+4sp3)+p4=5(53s4+4・52s3p+6・5s2p2+4sp3)+5a+b=5(53s4+4・52s3p+6・5s2p2+4sp3+a)+b    53s4+4・52s3p+6・5s2p2+4sp3+a は整数であるから、m4を 5 で割った余りは b であり、これは p4を 5 で割った余りと一致する。

   p は 5 で割った余りであるから、p=1、2、3、4 であり、それぞれの場合について 5 で割った余りが 1 になることを示せばよい。

⑵① A、B、Cのすべてが一致するのは、 2 回とも 6 の目が出た場合である。

② 「A、B、Cのうち 2 つだけが一致する」場合は、すべての場合から、「A、B、Cがすべて一致する」場合と「A、B、Cがすべて異なる」場 合を除いたものである。

③ △ABC が正三角形になるのは、 1 回目に 2 が出て 2 回目に 4 が出る場合と、 1 回目に 4 が出て 2 回目に 2 が出る場合である。

⑶ 「解の配置問題」では、軸の位置・判別式・端点の値について条件式をつくり、それらの共通部分を求めればよい。

⑴ 点Hが △ABC の外心であることを示すには、AH=BH=CH であることを示せばよい。

⑵ △ADH で三平方の定理を用いて、正三角錐 D-ABC の高さ DH を求める。

⑶ OA=OD = ¦1-OH¦ と、△OAH での三平方の定理の利用により、OA、OH に関する 2 つの式を立てる。

⑴ y=¦x2-4¦ は、0≦x≦2 のときy=-x2+4、2<x≦3 のときy=x2-4 である。

⑵ 接点が(-1、3)であることより、接線ℓが接するのは、y=-x2+4 の部分である。

⑶ 1-√10≦x≦-2 と 2≦x≦1+√10 のとき、2x+5≧x2-4、-2≦x≦2 のとき 2x+5≧-x2+4 である。

  ①、②より、ⅰx≦0 のとき、ⅱ 2≦xのとき、ⅲ 0<x<2 のとき に分けて考えていく。なお、求められた範囲が、最初に分けた範囲に おさまっているかをそれぞれ検討する必要がある。

⑵ ⑴と同様に、ⅰ~ⅲの場合に分けて考えればよい。

⑶ ⑵でかいたグラフを見て答えればよい。

参照

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