兵庫医科大学 医学部・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。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 定義域のある二次関数とパラメータ(17点)

\(0\le x\le 14\) で \(f_t(x)=x^2-2tx+49\) とする。\(t\) は実数である。

(1)最小値を、パラメータの範囲で場合分けして求めなさい。(5点)

(2)定義域内のすべての値で関数値が非負になる条件を求めなさい。(5点)

(3)方程式 \(f_t(x)=0\) が定義域内に異なる2つの解をもつ条件を求めなさい。(7点)


第2問 複素数の距離条件と逆数の軌跡(17点)

複素数zが \(|z-7|=2|z+7|\) を満たす。

(1)実部と虚部を使って軌跡の方程式を求め、中心と半径を示しなさい。(5点)

(2)絶対値の最大値と最小値、およびそれらをとる複素数を求めなさい。(5点)

(3)逆数w=1/zの軌跡も求めなさい。逆数が定義できる理由を述べなさい。(7点)


第3問 空間の垂線と四面体(17点)

空間で

\[ O(0,0,0),A(7,0,0),B(0,14,0),C(0,0,21) \]

を考える。

(1)平面ABC上の点の座標が満たす方程式を求めなさい。(5点)

(2)Oから平面ABCに下ろした垂線の足Hと距離OHを求めなさい。(5点)

(3)四面体OABCの体積を2通りに表し、三角形ABCの面積を求めなさい。(7点)


第4問 整数を選ぶ確率と条件付き確率(17点)

1から14までの整数が1枚ずつ書かれたカードから、1枚を等確率で選ぶ。Aを偶数が出る事象、Bを7より大きい数が出る事象とする。

(1)P(A),P(B)を求めなさい。(5点)

(2)P(A∩B)を求めなさい。(5点)

(3)P(A|B)を求め、AとBが独立かどうか判定しなさい。(7点)


第5問 区分求積と和の極限(16点)

正の整数nについて、

\[ A_n=\frac1n\sum_{j=1}^n\sqrt{7+\frac jn} \]

、\(B_n=\sum_{j=1}^n\frac1{7n+j}\) とする。

(1)両方の和を、幅1/nの分割に対応する区分求積の形で説明しなさい。(4点)

(2)Aの数列の極限を求めなさい。(4点)

(3)Bの数列の極限を求めなさい。(8点)


第6問 対数の真数条件と単調性(16点)

\(F(x)=\log_2x+\log_2(x-7)\) を考える。

(1)定義域を求めなさい。(4点)

(2)\(F(x)=\log_2 98\) を解きなさい。(4点)

(3)\(F(x)\le\log_2 98\) を解きなさい。(8点)


解答・解説

第1問 定義域のある二次関数とパラメータ

(1)

平方完成すると \(f_t(x)=(x-t)^2+49-t^2\)。頂点が区間の左側・内部・右側にある場合に分ける。

\[ \boxed{\min f_t=\begin{cases}49&t\le0\\49-t^2&0<t<14\\245-28t&t\ge14\end{cases}} \]

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)

前問の最小値を0以上にする。内部の場合は \(-7\le t\le 7\) だが \(t>0\) との共通範囲をとる。右側の場合は条件を満たさない。

\[ \boxed{t\le7} \]

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)

判別式より \(t>7\) または \(t<-7\)。解の積が正で、区間が非負なので \(t>7\) が必要。頂点が区間内にあり、\(f_t(0)>0\)、\(f_t(14)\ge0\) なら2解とも区間内。右端での値は \(245-28t\)。

\[ \boxed{7<t\le \frac{35}{4}} \]

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 複素数の距離条件と逆数の軌跡

(1)

\(z=x+iy\) として2乗すると \((x-7)^2+y^2=4((x+7)^2+y^2)\)。平方完成して円の式に直す。

\[ \boxed{(x+\frac{35}{3})^2+y^2=\frac{784}{9}} \]

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)

原点から中心までの距離は \(35/3\)、半径は \(28/3\)。円は原点を含まない。原点と中心を結ぶ直線上の2点で距離の極値をとる。

\[ \boxed{\max|z|=21\ (z=-21),\quad\min|z|=\frac{7}{3}\ (z=-\frac{7}{3})} \]

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)

前問の最小値が正なので逆数をとれる。条件を \(|1-7w|=2|1+7w|\) に直し、同様に平方完成する。

\[ \boxed{(\operatorname{Re}w+\frac{5}{21})^2+(\operatorname{Im}w)^2=\frac{16}{441}} \]

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 空間の垂線と四面体

(1)

平面の方程式を \(ux+vy+wz=c\) とおき、3点を代入する。係数は共通倍してよい。

\[ \boxed{6x+3y+2z=42} \]

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)

法線ベクトルは \((6,3,2)\) なので \(H=s(6,3,2)\)。平面の式への代入で \(49s=42\)。距離は \(7s\)。

\[ \boxed{H=(\frac{36}{7},\frac{18}{7},\frac{12}{7}),\quad OH=6} \]

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)

底面OABの面積は \(49\)、Cからこの底面までの高さは \(21\) なので体積は \(343\)。一方、ABCを底面とすると \(V=S_{ABC}\cdot OH/3\)。

\[ \boxed{\frac{343}{2}} \]

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 整数を選ぶ確率と条件付き確率

(1)

偶数はk個、上半分の数もk個。全体は2k枚。

\[ \boxed{P(A)=P(B)=\frac12} \]

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)

共通部分の偶数の個数は \(7-\lfloor7/2\rfloor\)。全体の枚数で割る。

\[ \boxed{\frac{2}{7}} \]

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)

条件付き確率は共通部分の確率をP(B)で割る。これがP(A)=1/2と等しい条件を調べる。

\[ \boxed{P(A\mid B)=\frac{4}{7},\quad\text{独立ではない}} \]

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 区分求積と和の極限

(1)

\(A_n\) は \(f(x)=\sqrt{7+x}\)、

\[ B_n=\frac1n\sum_{j=1}^n\frac1{7+j/n} \]

は \(g(x)=1/(7+x)\) の右端の値を用いた和。両方とも区間[0,1]で連続なので定積分に収束する。

\[ \boxed{A_n\to\int_0^1f(x)\,dx,\quad B_n\to\int_0^1g(x)\,dx} \]

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)

\[ \lim A_n=\int_0^1\sqrt{7+x}\,dx=[\frac23(7+x)^{3/2}]_0^1 \]

。

\[ \boxed{\frac23(16\sqrt{2}-7\sqrt{7})} \]

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)

\[ \lim B_n=\int_0^1\frac1{7+x}\,dx=[\log(7+x)]_0^1 \]

。

\[ \boxed{\log\frac{8}{7}} \]

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 対数の真数条件と単調性

(1)

2つの真数がともに正になる条件の共通範囲をとる。

\[ \boxed{x>7} \]

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)

積の対数にまとめると \(x(x-7)=98\)。2つの根のうち真数条件を満たすものを選ぶ。

\[ \boxed{x=14} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2点。

(3)

底が1より大きいため、各対数は定義域内で増加する。等号となる点までが解となる。

\[ \boxed{7<x\le14} \]

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。