千葉大学 理系・数学IIIを含む 数学記述模試 第047回

この回のテストポイント

試験の条件と取り組み方

この模試の演習範囲は数学I(全範囲)/数学A(図形の性質・場合の数と確率)/数学II(全範囲)/数学B(数列)/数学C(ベクトル・平面上の曲線と複素数平面)/数学III(全範囲)です。問題・解答は独自に作成したものです。途中式、場合分け、証明の根拠も書きなさい。

大学公式の入試情報・公開問題を参照した対策用のオリジナル模試です。標準計算と、条件整理・図形の立式・記述の応用を組み合わせます。演習範囲・時間・大問数・満点・小問配点は本模試の設計です。実際の入試の時間・配点・出題形式を再現したものではありません。資料確認日:2026-10-04。出願時の試験条件は大学の最新募集要項で確認してください。

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問題

第1問 等周条件と三角形の面積(17点)

周の長さが \(156\) の二等辺三角形を考える。等しい2辺の長さをa、底辺の長さをbとする。

(1)底辺をaで表し、三角形が存在するaの範囲を求めなさい。(5点)

(2)面積が最大になる辺の長さと最大面積を求め、最大になる理由を示しなさい。(5点)

(3)面積が最大になる三角形の内接円の半径を求めなさい。(7点)


第2問 指数関数の最大値と積分の極限(17点)

\(x\ge0\) で \(f(x)=xe^{-26x}\) とする。

(1)増減を調べ、最大値とそれをとる横座標を求めなさい。(5点)

(2)\(a>0\) として \(\int_0^a f(x)\,dx\) を求めなさい。(5点)

(3)前問の定積分で上端を限りなく大きくしたときの極限値を求めなさい。(7点)


第3問 集合の包含と人数の計算(17点)

130人のクラスで、集合Aの人数は78人、集合Bは52人、両方に属する人数は26人とする。

(1)少なくとも一方に属する人数を求めなさい。(5点)

(2)どちらにも属さない人数を求めなさい。(5点)

(3)一方だけに属する人数を求めなさい。(7点)


第4問 1の累乗根と積・距離の和(17点)

方程式 \(z^26=1\) の相異なる解を \(z_0,z_1,\ldots,z_{25}\) とし、\(z_0=1\) とする。

(1)解を三角関数で表し、解の和を求めなさい。(5点)

(2)\(\sum_{j=0}^{25}|z_j-1|^2\) を求めなさい。(5点)

(3)\(\prod_{j=1}^{25}(1-z_j)\) を求めなさい。(7点)


第5問 三項間漸化式と互いに素の証明(16点)

\[ a_1=1,\ a_2=27,\ a_{n+2}=27a_{n+1}-26a_n \]

とする。

(1)隣り合う項の差に着目して一般項を求めなさい。(4点)

(2)初項から第n項までの和を求めなさい。(4点)

(3)隣り合う2項が常に互いに素であることを証明しなさい。(8点)


第6問 剰余定理と三次式の因数分解(16点)

\(P(x)=x^3+ax+b\) とし、\(P(26)=0\)、\(P(-26)=35152\) とする。

(1)a,bを求めなさい。(4点)

(2)P(x)=0の解をすべて求めなさい。(4点)

(3)P(x)を \(x-52\) で割った余りを求めなさい。(8点)


解答・解説

第1問 等周条件と三角形の面積

(1)

\(b=156-2a\)。\(b>0\) と三角不等式 \(b<2a\) の両方を満たす必要がある。

\[ \boxed{b=156-2a,\quad 39<a<78} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(2)

底辺を二等分して高さを求めると \(S^2=78(78-a)^2(2a-78)\)。微分すると \((S^2)'=468(78-a)(52-a)\)。存在範囲で \(a=52\) の前は正、後は負。最大は正三角形のとき。

\[ \boxed{a=b=52,\quad S_{\max}=676\sqrt3} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(3)

半周長は \(78\)。内心から3辺に垂線を下ろして分割すると \(S=78r\)。

\[ \boxed{r=\frac{26}{3}\sqrt{3}} \]

採点の目安:考え方と立式に3点、結論と条件の確認に4点。

第2問 指数関数の最大値と積分の極限

(1)

\(f'(x)=e^{-26x}(1-26x)\)。指数因子は正なので \(x=1/26\) の前は増加、後は減少。

\[ \boxed{x=\frac1{26},\quad\max f=\frac1{26e}} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(2)

部分積分する。原始関数は \(-\frac{26x+1}{676}e^{-26x}\) であり、微分でも確認できる。

\[ \boxed{\frac{1-(26a+1)e^{-26a}}{676}} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(3)

\(e^{-26a}\) と \(ae^{-26a}\) はともに0に収束する。前問の式で残る定数項をとる。

\[ \boxed{\frac{1}{676}} \]

採点の目安:考え方と立式に3点、結論と条件の確認に4点。

第3問 集合の包含と人数の計算

(1)

AとBの人数の和では共通部分を2回数えるため1回分引く。

\[ \boxed{104} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(2)

全体から和集合の人数を引く。

\[ \boxed{26} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(3)

和集合から共通部分を引く。

\[ \boxed{78} \]

採点の目安:考え方と立式に3点、結論と条件の確認に4点。

第4問 1の累乗根と積・距離の和

(1)

単位円を \(26\) 等分する点が解。等比数列の和、または多項式の \(z^{25}\) の係数から解の和が0と分かる。

\[ \boxed{z_j=\cos\frac{2\pi j}{26}+i\sin\frac{2\pi j}{26},\quad\sum z_j=0} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(2)

\(|z_j|=1\) なので

\[ |z_j-1|^2=2-2\operatorname{Re}z_j \]

。前問の和を使う。

\[ \boxed{52} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(3)

\[ z^26-1=(z-1)\prod_{j=1}^{25}(z-z_j) \]

。\(z-1\) で割ると左辺は \(1+z+\cdots+z^{25}\)。多項式の恒等式にz=1を代入する。

\[ \boxed{26} \]

採点の目安:考え方と立式に3点、結論と条件の確認に4点。

第5問 三項間漸化式と互いに素の証明

(1)

\[ a_{n+2}-a_{n+1}=26(a_{n+1}-a_n) \]

。初めの差は \(26\) なので \(a_{n+1}-a_n=26^n\)。初項に差の和を加える。

\[ \boxed{a_n=\frac{26^n-1}{25}} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2点。

(2)

一般項を代入して \(1/(26-1)\) をくくり、等比数列の和と定数の和に分ける。

\[ \boxed{S_n=\frac{26(26^n-1)-25n}{625}} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2点。

(3)

一般項から \(a_{n+1}=26a_n+1\)。2項の公約数はその差 \(a_{n+1}-26a_n=1\) を割る。

\[ \boxed{\gcd(a_n,a_{n+1})=1} \]

採点の目安:考え方と立式に4点、結論と条件の確認に4点。

第6問 剰余定理と三次式の因数分解

(1)

2つの条件を代入してa,bの連立一次方程式を解く。

\[ \boxed{a=-1352,\quad b=17576} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2点。

(2)

\(P(x)=(x-26)\(x^2+26x-676\)\)。残った二次方程式に解の公式を使う。

\[ \boxed{x=26,13(-1\pm\sqrt5)} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2点。

(3)

一次式で割った余りは、その一次式の零点での多項式の値に等しい。

\[ \boxed{87880} \]

採点の目安:考え方と立式に4点、結論と条件の確認に4点。