関西学院大学 文系・数学IIまで 数学記述模試 第001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。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 定義域のある二次関数とパラメータ(25点)

\(0\le x\le 28\) で \(f_t(x)=x^2-2tx+196\) とする。\(t\) は実数である。

(1)最小値を、パラメータの範囲で場合分けして求めなさい。(7点)

(2)定義域内のすべての値で関数値が非負になる条件を求めなさい。(7点)

(3)方程式 \(f_t(x)=0\) が定義域内に異なる2つの解をもつ条件を求めなさい。(11点)


第2問 合同な2円の交点と共通弦(25点)

中心O(0,0)、A(14,0)、半径がともに14の2円を考える。上側の交点をP、下側をQとする。

(1)P,Qの座標を求めなさい。(7点)

(2)共通弦PQの長さを求めなさい。(7点)

(3)三角形OAPの面積を求めなさい。(11点)


第3問 三次関数の増減・接線・定積分(25点)

\(f(x)=x^3-42x^2\) とする。

(1)極大値と極小値を求めなさい。(7点)

(2)\(x=14\) における接線を求めなさい。(7点)

(3)\(\int_0^{42} f(x)\,dx\) を求めなさい。(11点)


第4問 完全順列の漸化式と固定点(25点)

\(14\) 人が各自の帽子を無作為に1個ずつ受け取る。すべての割当ては同様に確からしい。n人の誰も自分の帽子を受け取らない割当ての個数をD_nとし、\(D_0=1,D_1=0\) とする。

(1)1人目の帽子の行き先に着目し、完全順列の個数の漸化式を導きなさい。(7点)

(2)全員が自分以外の帽子を受け取る確率を求めなさい。(7点)

(3)自分の帽子を受け取った人数の期待値を求めなさい。(11点)


解答・解説

第1問 定義域のある二次関数とパラメータ

(1)

平方完成すると \(f_t(x)=(x-t)^2+196-t^2\)。頂点が区間の左側・内部・右側にある場合に分ける。

\[ \boxed{\min f_t=\begin{cases}196&t\le0\\196-t^2&0<t<28\\980-56t&t\ge28\end{cases}} \]

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)

前問の最小値を0以上にする。内部の場合は \(-14\le t\le 14\) だが \(t>0\) との共通範囲をとる。右側の場合は条件を満たさない。

\[ \boxed{t\le14} \]

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)

判別式より \(t>14\) または \(t<-14\)。解の積が正で、区間が非負なので \(t>14\) が必要。頂点が区間内にあり、\(f_t(0)>0\)、\(f_t(28)\ge0\) なら2解とも区間内。右端での値は \(980-56t\)。

\[ \boxed{14<t\le \frac{35}{2}} \]

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2問 合同な2円の交点と共通弦

(1)

PもQもOとAから等距離なので、OAの垂直二等分線上にある。横座標は \(7\)。直角三角形で三平方の定理を使って高さを求める。

\[ \boxed{P=(7,7\sqrt{3}),\quad Q=(7,-7\sqrt{3})} \]

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。

(2)

PQは縦の線分なのでy座標の差をとる。

\[ \boxed{14\sqrt3} \]

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)

底辺OAと高さPのy座標を掛けて2で割る。

\[ \boxed{49\sqrt{3}} \]

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 三次関数の増減・接線・定積分

(1)

\(f\prime(x)=3x(x-28)\)。符号を調べるとx=0で極大、x=28で極小。

\[ \boxed{\text{極大値 }0,\quad\text{極小値 }-10976} \]

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)

傾きは \(-588\)、接点のy座標は \(-5488\)。点傾きの式で接線を求める。

\[ \boxed{y=-588x+2744} \]

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)

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。

\[ \boxed{-259308} \]

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 完全順列の漸化式と固定点

(1)

1人目に渡す帽子の元の持ち主をjとする。jの選び方はn-1通り。jが1人目の帽子を受け取る場合は残りn-2人の完全順列。受け取らない場合は、1人目とjの関係を縮めたn-1人の完全順列と1対1に対応する。

\[ \boxed{D_n=(n-1)(D_{n-1}+D_{n-2})\quad(n\ge2)} \]

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)

初期値から前問の漸化式を順に計算すると \(D_{14}=32071101049\)。全割当ては \(14!\) 通り。

\[ \boxed{\frac{2467007773}{6706022400}} \]

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)

人iが自分の帽子を受け取ったとき1、そうでないとき0の変数をX_iとする。\(E[X_i]=1/14\)。人数はその和であり、独立でなくても期待値は加算できる。

\[ \boxed{1} \]

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。