東京電機大学 理系・数学IIIを含む 数学記述模試 第044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 部分分数分解と有限和の評価(17点)

\(a_n=\frac1{(n+14)(n+15)}\) とする。

(1)aₙを2つの分数の差に分解しなさい。(5点)

(2)初項から第n項までの和Sₙを求めなさい。(5点)

(3)\(S_n\ge\frac1{30}\) となる最小の正の整数nを求めなさい。(7点)


第2問 二次関数の頂点・解・不等式(17点)

実数全体で \(f(x)=x^2-28x+182\) を考える。

(1)平方完成して最小値とそれをとる値を求めなさい。(5点)

(2)方程式f(x)=0の解を求めなさい。(5点)

(3)不等式f(x)≤0を解きなさい。(7点)


第3問 合同な2円の交点と共通弦(17点)

中心O(0,0)、A(14,0)、半径がともに14の2円を考える。上側の交点をP、下側をQとする。

(1)P,Qの座標を求めなさい。(5点)

(2)共通弦PQの長さを求めなさい。(5点)

(3)三角形OAPの面積を求めなさい。(7点)


第4問 三角関数の積分漸化式(17点)

\[ I_n=\int_0^{\pi/2}\sin^n x\,dx \]

とする。\(n\) は0以上の整数である。

(1)部分積分により、次数を2つ下げる漸化式を導きなさい。(5点)

(2)\(I_{28}\) を求めなさい。(5点)

(3)\(I_{29}\) を求めなさい。(7点)


第5問 指数方程式・不等式と置換(16点)

\(F(x)=4^x-15\cdot2^x+14\) とする。

(1)F(x)=0を解きなさい。(4点)

(2)F(x)≤0を解きなさい。(4点)

(3)F(x)の最小値と、その値をとるx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 \(z^14=1\) の相異なる解を \(z_0,z_1,\ldots,z_{13}\) 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)\(\sum_{j=0}^{13}|z_j-1|^2\) を求めなさい。(4点)

(3)\(\prod_{j=1}^{13}(1-z_j)\) を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1問 部分分数分解と有限和の評価

(1)

分子が隣接する分母の差であることを利用する。

\[ \boxed{a_n=\frac1{n+14}-\frac1{n+15}} \]

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)

隣接する項が打ち消し合い、最初と最後の分数だけが残る。

\[ \boxed{S_n=\frac{n}{15(n+15)}} \]

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)

前問の和を代入する。分母は正なので両辺に掛けてnの不等式へ直す。

\[ \boxed{15} \]

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 二次関数の頂点・解・不等式

(1)

\(f(x)=(x-14)^2-14\)。平方は非負なので頂点で最小になる。

\[ \boxed{\min f=-14,\quad x=14} \]

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)

\((x-14)^2=14\) より、平方根の正負を両方とる。

\[ \boxed{x=14\pm\sqrt{14}} \]

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)

上に開く放物線の値が非正になるのは、2つの零点の間(端点を含む)である。

\[ \boxed{14-\sqrt{14}\le x\le 14+\sqrt{14}} \]

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 合同な2円の交点と共通弦

(1)

PもQもOとAから等距離なので、OAの垂直二等分線上にある。横座標は \(7\)。直角三角形で三平方の定理を使って高さを求める。

\[ \boxed{P=(7,7\sqrt{3}),\quad Q=(7,-7\sqrt{3})} \]

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)

PQは縦の線分なのでy座標の差をとる。

\[ \boxed{14\sqrt3} \]

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)

底辺OAと高さPのy座標を掛けて2で割る。

\[ \boxed{49\sqrt{3}} \]

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4問 三角関数の積分漸化式

(1)

\(n\ge2\) とする。\(\sin^{n-1}x\) と \(\sin x\) に分けて部分積分すると、境界項は0で

\[ I_n=(n-1)\int\sin^{n-2}x\cos^2x\,dx=(n-1)(I_{n-2}-I_n) \]

。

\[ \boxed{I_n=\frac{n-1}nI_{n-2}\quad(n\ge2)} \]

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)

\(I_0=\pi/2\) から漸化式を \(14\) 回使う。偶数の積と奇数の積を整理すると

\[ I_{2m}=\binom{2m}{m}\pi/(2\cdot4^m) \]

。

\[ \boxed{\frac{5014575}{67108864}\pi} \]

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)

\(I_1=1\) から漸化式を \(14\) 回使う。\(I_{2m+1}=4^m(m!)^2/(2m+1)!\)。

\[ \boxed{\frac{33554432}{145422675}} \]

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 指数方程式・不等式と置換

(1)

\(u=2^x>0\) とすると \(u^2-15u+14=(u-1)(u-14)\)。

\[ \boxed{x=0,\log_214} \]

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)

置換後の二次式が非正なのは2つの根の間。指数関数の単調性でxの範囲へ戻す。

\[ \boxed{0\le x\le\log_214} \]

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)

平方完成する。頂点のuは正なので元の指数関数でその値を実現できる。

\[ \boxed{\min F=-\frac{169}{4},\quad x=\log_2\frac{15}{2}} \]

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 \(14\) 等分する点が解。等比数列の和、または多項式の \(z^{13}\) の係数から解の和が0と分かる。

\[ \boxed{z_j=\cos\frac{2\pi j}{14}+i\sin\frac{2\pi j}{14},\quad\sum z_j=0} \]

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。

\[ \boxed{28} \]

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)

\[ z^14-1=(z-1)\prod_{j=1}^{13}(z-z_j) \]

。\(z-1\) で割ると左辺は \(1+z+\cdots+z^{13}\)。多項式の恒等式にz=1を代入する。

\[ \boxed{14} \]

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。