福岡大学 医学部医学科 数学記述模試 第092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 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)\(I_{36}\) を求めなさい。(5点)

(3)\(I_{37}\) を求めなさい。(7点)


第2問 部分分数分解と有限和の評価(17点)

\(a_n=\frac1{(n+18)(n+19)}\) 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)\(S_n\ge\frac1{38}\) となる最小の正の整数nを求めなさい。(7点)


第3問 二次関数の頂点・解・不等式(17点)

実数全体で \(f(x)=x^2-36x+306\) 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4問 剰余定理と三次式の因数分解(17点)

\(P(x)=x^3+ax+b\) とし、\(P(18)=0\)、\(P(-18)=11664\) とする。

(1)a,bを求めなさい。(5点)

(2)P(x)=0の解をすべて求めなさい。(5点)

(3)P(x)を \(x-36\) で割った余りを求めなさい。(7点)


第5問 余弦定理・面積・正弦定理(16点)

三角形ABCでAB=18、AC=36、角A=60°とする。

(1)BCを求めなさい。(4点)

(2)三角形の面積を求めなさい。(4点)

(3)外接円の半径を求めなさい。(8点)


第6問 1の累乗根と積・距離の和(16点)

方程式 \(z^18=1\) の相異なる解を \(z_0,z_1,\ldots,z_{17}\) 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)\(\sum_{j=0}^{17}|z_j-1|^2\) を求めなさい。(4点)

(3)\(\prod_{j=1}^{17}(1-z_j)\) を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1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 \(18\) 回使う。偶数の積と奇数の積を整理すると

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

。

\[ \boxed{\frac{2268783825}{34359738368}\pi} \]

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 \(18\) 回使う。\(I_{2m+1}=4^m(m!)^2/(2m+1)!\)。

\[ \boxed{\frac{17179869184}{83945001525}} \]

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 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。

\[ \boxed{a_n=\frac1{n+18}-\frac1{n+19}} \]

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。

\[ \boxed{S_n=\frac{n}{19(n+19)}} \]

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。

\[ \boxed{19} \]

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 二次関数の頂点・解・不等式

(1)

\(f(x)=(x-18)^2-18\)。平方は非負なので頂点で最小になる。

\[ \boxed{\min f=-18,\quad x=18} \]

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)

\((x-18)^2=18\) より、平方根の正負を両方とる。

\[ \boxed{x=18\pm\sqrt{18}} \]

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。

\[ \boxed{18-\sqrt{18}\le x\le 18+\sqrt{18}} \]

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 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。

\[ \boxed{a=-648,\quad b=5832} \]

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)

\(P(x)=(x-18)\(x^2+18x-324\)\)。残った二次方程式に解の公式を使う。

\[ \boxed{x=18,9(-1\pm\sqrt5)} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3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。

\[ \boxed{29160} \]

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 余弦定理・面積・正弦定理

(1)

余弦定理で

\[ BC^2=324+1296-1296\cos60^\circ \]

。

\[ \boxed{18\sqrt3} \]

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)

2辺とその間の角から、辺の積と正弦の半分で面積を計算する。

\[ \boxed{162\sqrt{3}} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2点。

(3)

正弦定理で、BCを角Aの正弦の2倍で割る。

\[ \boxed{18} \]

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 \(18\) 等分する点が解。等比数列の和、または多項式の \(z^{17}\) の係数から解の和が0と分かる。

\[ \boxed{z_j=\cos\frac{2\pi j}{18}+i\sin\frac{2\pi j}{18},\quad\sum z_j=0} \]

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。

\[ \boxed{36} \]

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)

\[ z^18-1=(z-1)\prod_{j=1}^{17}(z-z_j) \]

。\(z-1\) で割ると左辺は \(1+z+\cdots+z^{17}\)。多項式の恒等式にz=1を代入する。

\[ \boxed{18} \]

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。