広島大学 理系・数学IIIを含む 数学記述模試 第038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 放物線の接線と囲まれた面積(17点)

放物線 \\(y=x^2\\) と、点 \(P(0,-81)\) を考える。

(1)この点を通る放物線の接線をすべて求めなさい。(5点)

(2)2つの接点と点Pでできる三角形の面積を求めなさい。(5点)

(3)放物線と2本の接線で囲まれた部分の面積を求めなさい。(7点)


第2問 複素数の回転と正三角形(17点)

複素数平面で \(A=9,B=9i\) とする。ABを1辺とする正三角形の第3頂点をCとする。

(1)2つの可能な第3頂点を複素数で求めなさい。(5点)

(2)正三角形の面積を求めなさい。(5点)

(3)それぞれの外心の複素数と、共通の外接円の半径を求めなさい。(7点)


第3問 三次方程式の実数解の個数(17点)

実数 \(a\) に対し、方程式 \(x^3-243x=a\) を考える。

(1)左辺の関数の極大値と極小値を求めなさい。(5点)

(2)異なる3つの実数解をもつための必要十分条件を求め、理由を説明しなさい。(5点)

(3)異なる実数解がちょうど2つとなる場合のパラメータと、そのときの解をすべて求めなさい。(7点)


第4問 対数の評価と部分積分(17点)

自然対数を用いる。\(1\le x\le9\) において \(f(x)=(\log x)/x\) を考える。

(1)すべての \(x>0\) で \(\log x\le x-1\) を示し、等号条件を述べなさい。(5点)

(2)定義域内での関数の最大値と、それをとる値を求めなさい。(5点)

(3)

\[ \int_1^{9}\frac{\log x}{x^2}\,dx \]

を求めなさい。(7点)


第5問 反復試行と条件付き確率(16点)

公平な硬貨を9回投げる。表の回数をXとする。

(1)表がちょうど2回出る確率を求めなさい。(4点)

(2)表が少なくとも1回出る確率を求めなさい。(4点)

(3)表が少なくとも1回出たという条件で、ちょうど2回出た確率を求めなさい。(8点)


第6問 三次関数の増減・接線・定積分(16点)

\(f(x)=x^3-27x^2\) とする。

(1)極大値と極小値を求めなさい。(4点)

(2)\(x=9\) における接線を求めなさい。(4点)

(3)\(\int_0^{27} f(x)\,dx\) を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1問 放物線の接線と囲まれた面積

(1)

接点の横座標を \(t\) とすると接線は \(y=2tx-t^2\)。Pを通る条件から \(t^2=81\)。

\[ \boxed{y=18x-81,\quad y=-18x-81} \]

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)

接点は \((\pm9,81)\)。底辺の長さは \(18\)、Pから底辺までの高さは \(162\)。

\[ \boxed{1458} \]

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)

左右の対称性を使う。右半分では放物線が接線の上にあり、差は \((x-9)^2\)。したがって \(S=2\int_0^{9}(x-9)^2\,dx\)。

\[ \boxed{486} \]

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 複素数の回転と正三角形

(1)

\[ C-A=(B-A)(\cos(\pi/3)\pm i\sin(\pi/3)) \]

。整理すると \(C=(A+B)/2\pm i\sqrt3(B-A)/2\)。両符号が2つの側を表す。

\[ \boxed{C=\frac{9}{2}(1\pm\sqrt3)(1+i)} \]

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)

\(|B-A|=9\sqrt2\)。正三角形の面積は辺の2乗の \(\sqrt3/4\) 倍。

\[ \boxed{S=\frac{81}{2}\sqrt{3}} \]

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。

(3)

正三角形の外心は重心とも一致するので \((A+B+C)/3\)。半径は辺の長さを \(\sqrt3\) で割る。

\[ \boxed{O_\pm=\frac{3}{2}(3\pm\sqrt3)(1+i),\quad R=3\sqrt{6}} \]

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 三次方程式の実数解の個数

(1)

\(f'(x)=3(x-9)(x+9)\)。増減は順に増加・減少・増加なので、\(x=-9\) で極大、\(x=9\) で極小となる。

\[ \boxed{\text{極大値 }1458,\quad\text{極小値 }-1458} \]

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)

水平線が3つの単調な部分にそれぞれ1回交わる条件は、高さが極小値より大きく極大値より小さいことである。端点では接して重解をもつため除く。

\[ \boxed{-1458<a<1458} \]

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)

\(a=1458\) では \(f(x)-a=(x-18)(x+9)^2\)。\(a=-1458\) では \(f(x)-a=(x+18)(x-9)^2\)。

\[ \boxed{a=1458:x=-9,18;\quad a=-1458:x=-18,9} \]

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 対数の評価と部分積分

(1)

\(g(x)=x-1-\log x\) とおく。\(g'(x)=(x-1)/x\) より1の前で減少、後で増加。最小値は \(g(1)=0\)。

\[ \boxed{\log x\le x-1,\quad\text{等号は }x=1} \]

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)

\(f'(x)=(1-\log x)/x^2\)。\(1<e<9\) なので、定義域内でeの前は増加、後は減少。

\[ \boxed{\max f=\frac1e,\quad x=e} \]

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)

部分積分により原始関数は \(-(\log x+1)/x\)。上下端を代入する。

\[ \boxed{1-\frac{\log9+1}{9}} \]

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 反復試行と条件付き確率

(1)

表が出る2回を選ぶ方法は \(9\) 個の位置から2個選ぶ組合せ。各列の確率は同じ。

\[ \boxed{\frac{9}{128}} \]

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)

余事象はすべて裏である1列。全体からこの確率を引く。

\[ \boxed{\frac{511}{512}} \]

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)

ちょうど2回表が出る事象は条件の事象に含まれるので、前2問の確率の比をとる。

\[ \boxed{\frac{36}{511}} \]

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 三次関数の増減・接線・定積分

(1)

\(f\prime(x)=3x(x-18)\)。符号を調べるとx=0で極大、x=18で極小。

\[ \boxed{\text{極大値 }0,\quad\text{極小値 }-2916} \]

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 \(-243\)、接点のy座標は \(-1458\)。点傾きの式で接線を求める。

\[ \boxed{y=-243x+729} \]

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。

\[ \boxed{-\frac{177147}{4}} \]

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。