日本女子大学 数学IIまでの数学選択 数学記述模試 第041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)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 委員選出と余事象の数え上げ(25点)

男子21人、女子21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。(7点)

(2)女子2人、男子1人の選び方の数を求めなさい。(7点)

(3)男女がともに含まれる選び方の数を求めなさい。(11点)


第2問 指数方程式・不等式と置換(25点)

\(F(x)=4^x-22\cdot2^x+21\) とする。

(1)F(x)=0を解きなさい。(7点)

(2)F(x)≤0を解きなさい。(7点)

(3)F(x)の最小値と、その値をとるxを求めなさい。(11点)


第3問 絶対値の和と場合分け(25点)

\(f(x)=|x-21|+|x+21|\) とする。

(1)絶対値を外し、区間で場合分けして表しなさい。(7点)

(2)最小値と、その値をとるすべてのxを求めなさい。(7点)

(3)不等式 \(f(x)\le 63\) を解きなさい。(11点)


第4問 内積・角度とベクトルの射影(25点)

\[ \mathbf a=(21,1),\ \mathbf b=(1,21) \]

とする。

(1)内積と、それぞれの大きさを求めなさい。(7点)

(2)2つのベクトルのなす角の余弦を求めなさい。(7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。(11点)


解答・解説

第1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。

\[ \boxed{11480} \]

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。

(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。

\[ \boxed{4410} \]

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。

(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。

\[ \boxed{8820} \]

採点の目安:考え方と立式に5点、結論と条件の確認に6点。

第2問 指数方程式・不等式と置換

(1)

\(u=2^x>0\) とすると \(u^2-22u+21=(u-1)(u-21)\)。

\[ \boxed{x=0,\log_221} \]

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。

(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。

\[ \boxed{0\le x\le\log_221} \]

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。

(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。

\[ \boxed{\min F=-100,\quad x=\log_211} \]

採点の目安:考え方と立式に5点、結論と条件の確認に6点。

第3問 絶対値の和と場合分け

(1)

符号が変わる点は \(-21,21\)。各区間でそれぞれの絶対値の中身の符号を調べる。

\[ \boxed{f(x)=\begin{cases}-2x&x<-21\\42&-21\le x\le21\\2x&x>21\end{cases}} \]

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。

(2)

中央の区間では一定で、その外側では端点から離れるほど増加する。

\[ \boxed{\min f=42,\quad -21\le x\le21} \]

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。

(3)

左右の外側で \(-2x\le 63\)、\(2x\le 63\)。中央の区間はすべて条件を満たす。

\[ \boxed{-\frac{63}{2}\le x\le \frac{63}{2}} \]

採点の目安:考え方と立式に5点、結論と条件の確認に6点。

第4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。

\[ \boxed{\mathbf a\cdot\mathbf b=42,\quad |\mathbf a|=|\mathbf b|=\sqrt{442}} \]

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。

(2)

内積を2つのベクトルの大きさの積で割る。

\[ \boxed{\frac{21}{221}} \]

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。

(3)

\[ |\mathbf a-t\mathbf b|^2=442t^2-84t+442 \]

。平方完成して頂点を求める。

\[ \boxed{\min=\frac{96800}{221},\quad t=\frac{21}{221}} \]

採点の目安:考え方と立式に5点、結論と条件の確認に6点。