北里大学 医学部・数学IIIを含む 数学記述模試 第097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 回転軸を変える体積計算(17点)

\(0\le x\le32\) で曲線 \(y=x(32-x)\) とx軸で囲まれる領域をDとする。

(1)Dの面積を求めなさい。(5点)

(2)Dをx軸の周りに1回転してできる立体の体積を求めなさい。(5点)

(3)Dをy軸の周りに1回転してできる立体の体積を、yに垂直な切り口の面積を用いて求めなさい。(7点)


第2問 内分点・内積・三角形の面積(17点)

A(0,0)、B(64,0)、C(0,64)とする。PはABの中点、QはBCをBQ:QC=1:2に内分する点とする。

(1)P,Qの座標を求めなさい。(5点)

(2)ベクトルAPとAQの内積を求めなさい。(5点)

(3)三角形APQの面積を求めなさい。(7点)


第3問 剰余定理と三次式の因数分解(17点)

\(P(x)=x^3+ax+b\) とし、\(P(32)=0\)、\(P(-32)=65536\) とする。

(1)a,bを求めなさい。(5点)

(2)P(x)=0の解をすべて求めなさい。(5点)

(3)P(x)を \(x-64\) で割った余りを求めなさい。(7点)


第4問 双曲線の接線と不変な面積(17点)

第1象限の双曲線 \\(xy=1024\\) 上の点 \(P(t,1024/t)\)、\(t>0\) を考える。

(1)接線の方程式と2つの軸との交点を求めなさい。(5点)

(2)接線と2つの座標軸でできる三角形の面積を求め、接点によらないことを説明しなさい。(5点)

(3)2つの正の切片の和の最小値と、そのときの接点を求めなさい。(7点)


第5問 非復元抽出の組合せと期待値(16点)

袋に赤玉64個、青玉32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 データの変換と分散(16点)

5個のデータは \(30,31,32,33,34\) 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。(4点)

(2)変換後の平均・分散を求めなさい。(4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。(8点)


解答・解説

第1問 回転軸を変える体積計算

(1)

非負の関数の下の面積なので \(S=\int_0^{32}x(32-x)\,dx\)。

\[ \boxed{\frac{16384}{3}} \]

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。

(2)

切り口は半径 \(x(32-x)\) の円。

\[ V_x=\pi\int_0^{32}x^2(32-x)^2\,dx \]

。展開して項別に積分する。

\[ \boxed{\frac{16777216}{15}\pi} \]

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)

\(0\le y\le1024/4\)。左右の境界は

\[ x_\pm=(32\pm\sqrt{1024-4y})/2 \]

。切り口は環で、面積は

\[ \pi(x_+^2-x_-^2)=32\pi\sqrt{1024-4y} \]

。これをyについて積分する。

\[ \boxed{\frac{524288}{3}\pi} \]

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 内分点・内積・三角形の面積

(1)

中点は両端の座標の平均。内分点は2B+Cを3で割る。

\[ \boxed{P=(32,0),\quad Q=(\frac{128}{3},\frac{64}{3})} \]

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。

(2)

始点Aは原点なので位置ベクトル同士の内積を計算する。

\[ \boxed{\frac{4096}{3}} \]

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)

APを底辺にし、Qのy座標を高さにして面積を求める。

\[ \boxed{\frac{1024}{3}} \]

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 剰余定理と三次式の因数分解

(1)

2つの条件を代入してa,bの連立一次方程式を解く。

\[ \boxed{a=-2048,\quad b=32768} \]

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)

\(P(x)=(x-32)\(x^2+32x-1024\)\)。残った二次方程式に解の公式を使う。

\[ \boxed{x=32,16(-1\pm\sqrt5)} \]

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)

一次式で割った余りは、その一次式の零点での多項式の値に等しい。

\[ \boxed{163840} \]

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 双曲線の接線と不変な面積

(1)

\(y=1024/x\) を微分して傾きを求める。接線は \(y-1024/t=-1024(x-t)/t^2\)。

\[ \boxed{\frac xt+\frac{yt}{1024}=2,\quad(2t,0),(0,2048/t)} \]

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)

切片は \(2t\) と \(2048/t\)。その積が \(4096\) で一定なので、面積も一定となる。

\[ \boxed{2048} \]

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)

相加相乗平均より \(2t+2048/t\ge128\)。等号は \(t=32\) のとき。

\[ \boxed{\min=128,\quad P=(32,32)} \]

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。

\[ \boxed{\frac{2016}{4465}} \]

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 データの変換と分散

(1)

平均は中央の \(32\)。偏差は −2,−1,0,1,2 なので2乗和を5で割る。

\[ \boxed{\bar x=32,\quad V_x=2} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2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。

\[ \boxed{\bar y=67,\quad V_y=8} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に2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4点、結論と条件の確認に4点。