関西大学 理系・数学IIIを含む 数学記述模試 第006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 データの変換と分散(17点)

5個のデータは \(7,8,9,10,11\) である。分散は偏差の2乗の平均で定義する。各データxをy=2x+3に変換する。

(1)元のデータの平均・分散を求めなさい。(5点)

(2)変換後の平均・分散を求めなさい。(5点)

(3)元のデータと変換後のデータの相関係数を求め、符号の理由を説明しなさい。(7点)


第2問 等周条件と三角形の面積(17点)

周の長さが \(54\) の二等辺三角形を考える。等しい2辺の長さをa、底辺の長さをbとする。

(1)底辺をaで表し、三角形が存在するaの範囲を求めなさい。(5点)

(2)面積が最大になる辺の長さと最大面積を求め、最大になる理由を示しなさい。(5点)

(3)面積が最大になる三角形の内接円の半径を求めなさい。(7点)


第3問 複素数の距離条件と逆数の軌跡(17点)

複素数zが \(|z-9|=2|z+9|\) 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4問 区分求積と和の極限(17点)

正の整数nについて、

\[ A_n=\frac1n\sum_{j=1}^n\sqrt{9+\frac jn} \]

、\(B_n=\sum_{j=1}^n\frac1{9n+j}\) 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。(5点)

(2)Aの数列の極限を求めなさい。(5点)

(3)Bの数列の極限を求めなさい。(7点)


第5問 委員選出と余事象の数え上げ(16点)

男子9人、女子9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。(4点)

(2)女子2人、男子1人の選び方の数を求めなさい。(4点)

(3)男女がともに含まれる選び方の数を求めなさい。(8点)


第6問 重解を使う三次曲線の面積(16点)

曲線 \(y=f(x)=x^3-243x\) の \(x=9\) における接線をlとする。

(1)接線と曲線のすべての交点を求めなさい。重解の意味も説明しなさい。(4点)

(2)曲線と接線で囲まれた有限部分の面積を求めなさい。(4点)

(3)その部分のうち、横座標が非負である部分の面積が全体に占める割合を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1問 データの変換と分散

(1)

平均は中央の \(9\)。偏差は −2,−1,0,1,2 なので2乗和を5で割る。

\[ \boxed{\bar x=9,\quad V_x=2} \]

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)

平均は同じ一次式で変換され、各偏差は2倍になる。偏差の2乗の平均は4倍になる。

\[ \boxed{\bar y=21,\quad V_y=8} \]

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)

共分散は元の分散の2倍。標準偏差の積も元の分散の2倍であり、正の傾きの完全な直線関係となる。

\[ \boxed{r=1} \]

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 等周条件と三角形の面積

(1)

\(b=54-2a\)。\(b>0\) と三角不等式 \(b<2a\) の両方を満たす必要がある。

\[ \boxed{b=54-2a,\quad \frac{27}{2}<a<27} \]

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)

底辺を二等分して高さを求めると \(S^2=27(27-a)^2(2a-27)\)。微分すると \((S^2)'=162(27-a)(18-a)\)。存在範囲で \(a=18\) の前は正、後は負。最大は正三角形のとき。

\[ \boxed{a=b=18,\quad S_{\max}=81\sqrt3} \]

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)

半周長は \(27\)。内心から3辺に垂線を下ろして分割すると \(S=27r\)。

\[ \boxed{r=3\sqrt{3}} \]

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3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 \((x-9)^2+y^2=4((x+9)^2+y^2)\)。平方完成して円の式に直す。

\[ \boxed{(x+15)^2+y^2=144} \]

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 \(45/3\)、半径は \(36/3\)。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。

\[ \boxed{\max|z|=27\ (z=-27),\quad\min|z|=3\ (z=-3)} \]

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 \(|1-9w|=2|1+9w|\) に直し、同様に平方完成する。

\[ \boxed{(\operatorname{Re}w+\frac{5}{27})^2+(\operatorname{Im}w)^2=\frac{16}{729}} \]

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 区分求積と和の極限

(1)

\(A_n\) は \(f(x)=\sqrt{9+x}\)、

\[ B_n=\frac1n\sum_{j=1}^n\frac1{9+j/n} \]

は \(g(x)=1/(9+x)\) 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3点。

(2)

\[ \lim A_n=\int_0^1\sqrt{9+x}\,dx=[\frac23(9+x)^{3/2}]_0^1 \]

。

\[ \boxed{\frac23(10\sqrt{10}-27)} \]

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)

\[ \lim B_n=\int_0^1\frac1{9+x}\,dx=[\log(9+x)]_0^1 \]

。

\[ \boxed{\log\frac{10}{9}} \]

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 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。

\[ \boxed{816} \]

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)

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。

\[ \boxed{324} \]

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)

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。

\[ \boxed{648} \]

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 重解を使う三次曲線の面積

(1)

\(f'(9)=0\) なので \(l:y=-1458\)。差は \((x-9)^2(x+18)\)。接点の横座標は2重の根となる。

\[ \boxed{(-18,-1458),\quad(9,-1458)} \]

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)

区間 \([-18,9]\) では差は非負。

\[ S=\int_{-18}^{9}(x^3-243x+1458)\,dx \]

。原始関数は \\(x^4/4-\frac{243}{2}x^2+1458x\\)。

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

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)

非負の横座標の部分は

\[ \int_0^{9}(f(x)+1458)\,dx=\frac{19683}{4} \]

。全体の面積で割る。

\[ \boxed{\frac19} \]

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。