東京電機大学 理系・数学IIIを含む 数学記述模試 第030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。基本事項から標準問題まで、各大問の3小問で段階的に確認します。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 内積・角度とベクトルの射影(17点)

\[ \mathbf a=(28,1),\ \mathbf b=(1,28) \]

とする。

(1)内積と、それぞれの大きさを求めなさい。(5点)

(2)2つのベクトルのなす角の余弦を求めなさい。(5点)

(3)実数tに対し、|a−tb|²の最小値とそのときのtを求めなさい。(7点)


第2問 データの変換と分散(17点)

5個のデータは \(26,27,28,29,30\) である。分散は偏差の2乗の平均で定義する。各データxをy=2x+3に変換する。

(1)元のデータの平均・分散を求めなさい。(5点)

(2)変換後の平均・分散を求めなさい。(5点)

(3)元のデータと変換後のデータの相関係数を求め、符号の理由を説明しなさい。(7点)


第3問 委員選出と余事象の数え上げ(17点)

男子28人、女子28人から、区別のない委員3人を選ぶ。

(1)すべての選び方の数を求めなさい。(5点)

(2)女子2人、男子1人の選び方の数を求めなさい。(5点)

(3)男女がともに含まれる選び方の数を求めなさい。(7点)


第4問 回転軸を変える体積計算(17点)

\(0\le x\le28\) で曲線 \(y=x(28-x)\) とx軸で囲まれる領域をDとする。

(1)Dの面積を求めなさい。(5点)

(2)Dをx軸の周りに1回転してできる立体の体積を求めなさい。(5点)

(3)Dをy軸の周りに1回転してできる立体の体積を、yに垂直な切り口の面積を用いて求めなさい。(7点)


第5問 三次関数の増減・接線・定積分(16点)

\(f(x)=x^3-84x^2\) とする。

(1)極大値と極小値を求めなさい。(4点)

(2)\(x=28\) における接線を求めなさい。(4点)

(3)\(\int_0^{84} f(x)\,dx\) を求めなさい。(8点)


第6問 1の累乗根と積・距離の和(16点)

方程式 \(z^28=1\) の相異なる解を \(z_0,z_1,\ldots,z_{27}\) 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。(4点)

(2)\(\sum_{j=0}^{27}|z_j-1|^2\) を求めなさい。(4点)

(3)\(\prod_{j=1}^{27}(1-z_j)\) を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1問 内積・角度とベクトルの射影

(1)

対応する成分の積の和が内積。大きさは成分の2乗和の平方根。

\[ \boxed{\mathbf a\cdot\mathbf b=56,\quad |\mathbf a|=|\mathbf b|=\sqrt{785}} \]

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)

内積を2つのベクトルの大きさの積で割る。

\[ \boxed{\frac{56}{785}} \]

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)

\[ |\mathbf a-t\mathbf b|^2=785t^2-112t+785 \]

。平方完成して頂点を求める。

\[ \boxed{\min=\frac{613089}{785},\quad t=\frac{56}{785}} \]

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 データの変換と分散

(1)

平均は中央の \(28\)。偏差は −2,−1,0,1,2 なので2乗和を5で割る。

\[ \boxed{\bar x=28,\quad V_x=2} \]

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)

平均は同じ一次式で変換され、各偏差は2倍になる。偏差の2乗の平均は4倍になる。

\[ \boxed{\bar y=59,\quad V_y=8} \]

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)

共分散は元の分散の2倍。標準偏差の積も元の分散の2倍であり、正の傾きの完全な直線関係となる。

\[ \boxed{r=1} \]

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 委員選出と余事象の数え上げ

(1)

全員から3人を選ぶ組合せを用いる。

\[ \boxed{27720} \]

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)

女子から2人を選び、男子から1人を選ぶ。選択を組み合わせるので積をとる。

\[ \boxed{10584} \]

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)

全員が男子、全員が女子の2つの余事象は重ならない。全体から両方を引く。

\[ \boxed{21168} \]

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 回転軸を変える体積計算

(1)

非負の関数の下の面積なので \(S=\int_0^{28}x(28-x)\,dx\)。

\[ \boxed{\frac{10976}{3}} \]

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)

切り口は半径 \(x(28-x)\) の円。

\[ V_x=\pi\int_0^{28}x^2(28-x)^2\,dx \]

。展開して項別に積分する。

\[ \boxed{\frac{8605184}{15}\pi} \]

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)

\(0\le y\le784/4\)。左右の境界は \(x_\pm=(28\pm\sqrt{784-4y})/2\)。切り口は環で、面積は

\[ \pi(x_+^2-x_-^2)=28\pi\sqrt{784-4y} \]

。これをyについて積分する。

\[ \boxed{\frac{307328}{3}\pi} \]

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 三次関数の増減・接線・定積分

(1)

\(f\prime(x)=3x(x-56)\)。符号を調べるとx=0で極大、x=56で極小。

\[ \boxed{\text{極大値 }0,\quad\text{極小値 }-87808} \]

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)

傾きは \(-2352\)、接点のy座標は \(-43904\)。点傾きの式で接線を求める。

\[ \boxed{y=-2352x+21952} \]

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)

多項式を項別に積分し、上端と下端の値の差をとる。定積分は符号付きの値である。

\[ \boxed{-4148928} \]

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 1の累乗根と積・距離の和

(1)

単位円を \(28\) 等分する点が解。等比数列の和、または多項式の \(z^{27}\) の係数から解の和が0と分かる。

\[ \boxed{z_j=\cos\frac{2\pi j}{28}+i\sin\frac{2\pi j}{28},\quad\sum z_j=0} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2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。

\[ \boxed{56} \]

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)

\[ z^28-1=(z-1)\prod_{j=1}^{27}(z-z_j) \]

。\(z-1\) で割ると左辺は \(1+z+\cdots+z^{27}\)。多項式の恒等式にz=1を代入する。

\[ \boxed{28} \]

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。