北里大学 医学部・数学IIIを含む 数学記述模試 第088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 対数の評価と部分積分(17点)

自然対数を用いる。\(1\le x\le21\) 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)

\[ \int_1^{21}\frac{\log x}{x^2}\,dx \]

を求めなさい。(7点)


第2問 内積・角度とベクトルの射影(17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。(5点)

(2)2つのベクトルのなす角の余弦を求めなさい。(5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。(7点)


第3問 三次関数の増減・接線・定積分(17点)

\(f(x)=x^3-63x^2\) とする。

(1)極大値と極小値を求めなさい。(5点)

(2)\(x=21\) における接線を求めなさい。(5点)

(3)\(\int_0^{63} f(x)\,dx\) を求めなさい。(7点)


第4問 複素数の距離条件と逆数の軌跡(17点)

複素数zが \(|z-21|=2|z+21|\) 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5問 非復元抽出の組合せと期待値(16点)

袋に赤玉42個、青玉21個がある。玉を戻さず順に3個取り出す。赤玉の数をXとする。

(1)赤2個、青1個となる確率を求めなさい。(4点)

(2)赤玉の個数Xの期待値を求めなさい。(4点)

(3)赤2個、青1個だったという条件で、最初の玉が赤だった確率を求めなさい。(8点)


第6問 二次方程式の解の符号(16点)

実数tに対し \\(x^2-2tx+441=0\\) を考える。

(1)実数解をもつtの範囲を求めなさい。(4点)

(2)異なる2つの正の実数解をもつtの範囲を求めなさい。(4点)

(3)2つの実数解をα,βとするとき、逆数の和をtで表しなさい。(8点)


解答・解説

第1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)

\(f'(x)=(1-\log x)/x^2\)。\(1<e<21\) 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。

\[ \boxed{1-\frac{\log21+1}{21}} \]

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 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2点、結論と条件の確認に3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2点、結論と条件の確認に3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3点、結論と条件の確認に4点。

第3問 三次関数の増減・接線・定積分

(1)

\(f\prime(x)=3x(x-42)\)。符号を調べるとx=0で極大、x=42で極小。

\[ \boxed{\text{極大値 }0,\quad\text{極小値 }-37044} \]

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)

傾きは \(-1323\)、接点のy座標は \(-18522\)。点傾きの式で接線を求める。

\[ \boxed{y=-1323x+9261} \]

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)

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。

\[ \boxed{-\frac{5250987}{4}} \]

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4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 \((x-21)^2+y^2=4((x+21)^2+y^2)\)。平方完成して円の式に直す。

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

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 \(105/3\)、半径は \(84/3\)。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。

\[ \boxed{\max|z|=63\ (z=-63),\quad\min|z|=7\ (z=-7)} \]

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)

前問の最小値が正なので逆数をとれる。条件を \(|1-21w|=2|1+21w|\) に直し、同様に平方完成する。

\[ \boxed{(\operatorname{Re}w+\frac{5}{63})^2+(\operatorname{Im}w)^2=\frac{16}{3969}} \]

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 非復元抽出の組合せと期待値

(1)

色ごとに玉を選ぶ組合せの積を、全体から3個選ぶ組合せで割る。

\[ \boxed{\frac{861}{1891}} \]

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)

各回が赤である指示変数の和で表す。各回の周辺確率は2/3で、期待値の加法性を使う。

\[ \boxed{2} \]

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)

条件の下で青玉の位置は3通りが等確率。最初が赤なのは残りの2通り。

\[ \boxed{\frac23} \]

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 二次方程式の解の符号

(1)

判別式は \(4(t^2-441)\)。0以上となる範囲を求める。

\[ \boxed{t\le-21\ \text{または}\ t\ge21} \]

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)

解の積は正で、和が正なら両方正になる。重解を除くため判別式は正とする。

\[ \boxed{t>21} \]

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)

解の積は \(441\)、和は2t。積が0ではないので逆数が定義できる。

\[ \boxed{\frac1\alpha+\frac1\beta=\frac{2t}{441}} \]

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。