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)3=125
216 であるから,
A=0となる確率P は,P=1-125
216=91
216
(2) A>0となるのは,
①a, b, cのいずれも4以上
②a, 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)3+3C2(26) (26) (36) =1
8+1
6=7
24
(3) (i)A=1となるのは,
①a=b=c=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)3+3C1(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
②a, b, cのうち,1つが5で残りの2つが2
③a, 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)2+3C1(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
②a, 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)2+3C1(16) (16)2=6
216
(i),(ii),(iii)および(2)より,A>3となる確率Rは,
R=Q-(2164+12
216+ 6
216)=7
24-22
216=41
216
III
(1) ABCDEは正五角形なので,1つの内角は180°×3×1
5=108° AB=BC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,BC=FCまたFC=FE よって,BE=x+2a
CB:BE=BF:BC
2a:(x+2a)=x:2a x(x+2a)=4a2 x2+2ax-4a2=0 x=−2𝑎𝑎±√4𝑎𝑎2+16𝑎𝑎2
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×2𝑎𝑎 =8−(6−2√5)
8 =1+√5
4
(4) BE=2a+(√5-1)a=(√5+1)a FC:AC=2a:(√5+1)aなので,
△ABE=△ABC=√5+1
2 S
BF:BE=(√5-1)a:(√5+1)aなので,
△EBC=√5+1
√5-1S=(√5+41)2S=3+2√5S
(正五角形ABCDEの面積)=△ABE+△CDE+△EBC =△ABE×2+△EBC
=(√52+1× 2+3+√5
2 )S
=3√5+5
2 S
一般A1解答
I
(1) A=4x2+4xy+y2-9(2x+y)+20
=(2x+y)2-9(2x+y)+20
=(2x+y-4)(2x+y-5) Aにx=√32,y= 2
√3−1=√3+1を代入すると,
A=(2・√3
2+√3+1-4)(2・√3
2+√3+1-5) =(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,y=f(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,a>1
7
y=f(x)のグラフが下に凸であるので,
a>0より,a>1
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,a+b=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
解 答 例 ・ 解 説
数学〔A方式( 1 /30)〕
II
(1) Jが1個,Kが1個,Oが2個,Yが1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Kが1個,Oが2個,Yが1個を並べるこ とになるから,
4!
1!2!1!=4・3・2・1
2 =12
K□□□□の形の文字列は,残りJが1個,Oが2個,Yが1個を並べるこ とになるから,
4!
1!2!1!=4・3・2・1
2 =12
O□□□□の形の文字列は,残りJが1個,Kが1個,Oが1個,Yが1個 を並べることになるから,
4!
1!1!1!1!=4・3・2・1=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,KYOJOは23番目の文字列である。
III
(1)|x2-2x|={𝑥𝑥2− 2𝑥𝑥(𝑥𝑥 ≦ 0,2 ≦ 𝑥𝑥のとき)
−(𝑥𝑥2− 2x)(0<𝑥𝑥<2のとき),
|x|={𝑥𝑥(𝑥𝑥 ≧ 0のとき)
−𝑥𝑥(𝑥𝑥<0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,x2-2x>x 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 x2-x<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,
y=x2-2x-(-x)=x2-x=(𝑥𝑥 −12)2-1
4
(ii)0<x<2のとき,x2-2x<0,x>0となるので,
y=-(x2-2x)-x=-x2+x=-(𝑥𝑥 −12)2+1
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)2-9
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(z-x)(2x-y)(x+10y)
(2) BC=a,CA=b,AB=c,△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
2𝑏𝑏𝑐𝑐 ・𝑏𝑏
2𝑅𝑅
これを整理して,c2=b2+c2-a2 よって,a2=b2
a, bは正の数であるので,a=b
ゆえに,△ABCはBC=CAの二等辺三角形である。
(3)
① 弧BM=弧MAより,∠BAM=∠ANM 弧AN=弧NCより,∠AMN=∠NAC
∠APQ=∠BAM+∠AMN
∠AQP=∠ANM+∠NAC なので,∠APQ=∠AQP よって,△APQはAP=AQ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。
弧MAN(点Aを含む方の弧MN)も,弧MAN=1
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,MN=BC
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
DA=DB=DC
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,AH=BH=CH
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,AI=sin60°=√3
2
正三角形において,外心と重心は一致するので,AH:HI=2:1 よって,AH=√3
3
ここで,AD=2√3
3より,DH=√(2√33)2-(√33)2=1 △ABC=1
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)2+OH2より,OH=1
3 ,OA=2
3
(球Sの体積)=4
3π・(2
3)3=32
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 と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
6=20
36
したがって,3点A, B, Cのうち2つだけが一致する確率は,
1-(361+20
36)=15
36=5
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 に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y=f(x)の軸が正かつf(0)>0のときである。
𝐷𝐷
4=cos2θ-sin2θ =cos2θ-(1-cos2θ)
=2 cos2θ-1
=(√2cosθ+1) (√2cosθ-1) 𝐷𝐷
4>0より,cosθ<-1
√2 ,1
√2<cosθ・・・②
放物線y=f(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) ∫03|𝑥𝑥2-4|𝑑𝑑𝑥𝑥=∫ (−𝑥𝑥02 2+4)𝑑𝑑𝑥𝑥+∫ (𝑥𝑥23 2-4)𝑑𝑑𝑥𝑥 =[−𝑥𝑥33+4𝑥𝑥]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=−𝑥𝑥2+4 y=f(x)とおくと,f’(x)=-2x
したがって,f’(-1)=2
接線ℓは,点(-1, 3)を通るので,y-3=2(x+1) よって,接線ℓの方程式は,y=2x+5
(3) y=2x+5とy=x2-4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ℓで囲まれた図形の面積をSとすると,
S=∫1−√10−2 (2𝑥𝑥+5 − 𝑥𝑥2+4)𝑑𝑑𝑥𝑥+∫ (2𝑥𝑥−22 +5+𝑥𝑥2− 4)𝑑𝑑𝑥𝑥+∫21+√10(2𝑥𝑥+5 − 𝑥𝑥2+4)𝑑𝑑𝑥𝑥
=∫1−√101+√10(2𝑥𝑥+5)𝑑𝑑𝑥𝑥+∫1−√10−2 (−𝑥𝑥2+4)𝑑𝑑𝑥𝑥+∫ (𝑥𝑥−22 2− 4)𝑑𝑑𝑥𝑥+∫21+√10(−𝑥𝑥2+4)𝑑𝑑𝑥𝑥
=[𝑥𝑥2+5𝑥𝑥]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 pqを5で割ったあまりをrとする。s,t,uを整数として,
m=5s+p,n=5t+q,pq=5u+rと表せるので,
mn=(5s+p)(5t+q) =25st+5qs+5pt+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,
pqを5で割った余りに等しい。
② p4を5で割ったあまりをrとする。s,tを整数として,m=5s+p,p4=5t+r と表せるので,
m4=(5s+p)4=54s4+4・53s3p+6・52s2p2+4・5sp3+p4
=5(53s4+4・52s3p+6・5s2p2+4sp3+t)+r
よって,m4を5で割った余りは,p4を5で割った余りと等しい。
p=1のとき,m4を5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,m4を5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,m4を5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,m4を5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,pが0でないとき,自然数mについてm4を5で割った余りは1 になる。
(2)① 3点A, 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,
3点A, B, Cが一致する確率は,
(16)2=1
36
解 答 例 ・ 解 説
数学〔A方式 1 /29〕
Ⅰ
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
Ⅱ
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。
Ⅲ
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〕
Ⅰ
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。
Ⅱ
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。
Ⅲ
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
解 答 例 ・ 解 説
数学〔B方式 1 /31〕
Ⅰ
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。
Ⅱ
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。
Ⅲ
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。