熊本大学 理系・数学IIIを含む 数学記述模試 第084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 1の累乗根と積・距離の和(17点)

方程式 \(z^19=1\) の相異なる解を \(z_0,z_1,\ldots,z_{18}\) とし、\(z_0=1\) とする。

(1)解を三角関数で表し、解の和を求めなさい。(5点)

(2)\(\sum_{j=0}^{18}|z_j-1|^2\) を求めなさい。(5点)

(3)\(\prod_{j=1}^{18}(1-z_j)\) を求めなさい。(7点)


第2問 回転軸を変える体積計算(17点)

\(0\le x\le19\) で曲線 \(y=x(19-x)\) 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3問 対数の真数条件と単調性(17点)

\(F(x)=\log_2x+\log_2(x-19)\) を考える。

(1)定義域を求めなさい。(5点)

(2)\(F(x)=\log_2 722\) を解きなさい。(5点)

(3)\(F(x)\le\log_2 722\) を解きなさい。(7点)


第4問 余弦定理・面積・正弦定理(17点)

三角形ABCでAB=19、AC=38、角A=60°とする。

(1)BCを求めなさい。(5点)

(2)三角形の面積を求めなさい。(5点)

(3)外接円の半径を求めなさい。(7点)


第5問 等比数列と奇数番目の項の和(16点)

初項19、公比2の等比数列をaₙとする。

(1)一般項を求めなさい。(4点)

(2)初項から第n項までの和を求めなさい。(4点)

(3)最初のn個の奇数番目の項の和を求めなさい。(8点)


第6問 直角三角形の三角比と内接円(16点)

直角三角形ABCで角Aが直角、AB=19、AC=38とする。

(1)斜辺BCと角Bの余弦を求めなさい。(4点)

(2)AからBCに下ろした高さを求めなさい。(4点)

(3)内接円の半径を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1問 1の累乗根と積・距離の和

(1)

単位円を \(19\) 等分する点が解。等比数列の和、または多項式の \(z^{18}\) の係数から解の和が0と分かる。

\[ \boxed{z_j=\cos\frac{2\pi j}{19}+i\sin\frac{2\pi j}{19},\quad\sum z_j=0} \]

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)

\(|z_j|=1\) なので

\[ |z_j-1|^2=2-2\operatorname{Re}z_j \]

。前問の和を使う。

\[ \boxed{38} \]

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)

\[ z^19-1=(z-1)\prod_{j=1}^{18}(z-z_j) \]

。\(z-1\) で割ると左辺は \(1+z+\cdots+z^{18}\)。多項式の恒等式にz=1を代入する。

\[ \boxed{19} \]

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 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 \(S=\int_0^{19}x(19-x)\,dx\)。

\[ \boxed{\frac{6859}{6}} \]

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。

(2)

切り口は半径 \(x(19-x)\) の円。

\[ V_x=\pi\int_0^{19}x^2(19-x)^2\,dx \]

。展開して項別に積分する。

\[ \boxed{\frac{2476099}{30}\pi} \]

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)

\(0\le y\le361/4\)。左右の境界は \(x_\pm=(19\pm\sqrt{361-4y})/2\)。切り口は環で、面積は

\[ \pi(x_+^2-x_-^2)=19\pi\sqrt{361-4y} \]

。これをyについて積分する。

\[ \boxed{\frac{130321}{6}\pi} \]

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3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。

\[ \boxed{x>19} \]

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)

積の対数にまとめると \(x(x-19)=722\)。2つの根のうち真数条件を満たすものを選ぶ。

\[ \boxed{x=38} \]

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。

\[ \boxed{19<x\le38} \]

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 余弦定理・面積・正弦定理

(1)

余弦定理で

\[ BC^2=361+1444-1444\cos60^\circ \]

。

\[ \boxed{19\sqrt3} \]

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。

(2)

2辺とその間の角から、辺の積と正弦の半分で面積を計算する。

\[ \boxed{\frac{361}{2}\sqrt{3}} \]

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)

正弦定理で、BCを角Aの正弦の2倍で割る。

\[ \boxed{19} \]

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 等比数列と奇数番目の項の和

(1)

初項に公比のn−1乗を掛ける。

\[ \boxed{a_n=19\cdot2^{n-1}} \]

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)

和に公比を掛けて元の和を引くと、中間の項が消える。

\[ \boxed{S_n=19(2^n-1)} \]

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)

奇数番目の項の列は初項が同じで公比4の等比数列となる。

\[ \boxed{T_n=\frac{19}{3}(4^n-1)} \]

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。

第6問 直角三角形の三角比と内接円

(1)

三平方の定理で斜辺を求め、角Bの隣辺ABを斜辺で割る。

\[ \boxed{BC=19\sqrt5,\quad\cos B=\frac1{\sqrt5}} \]

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)

面積は \(361\)。底辺をBCとして面積の等式を立てる。

\[ \boxed{\frac{38}{5}\sqrt{5}} \]

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)

内心と各頂点を結ぶと、面積は内接円の半径と半周長の積になる。分母を有理化する。

\[ \boxed{r=\frac{19}{2}(3-\sqrt5)} \]

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。