明治大学 文系・数学IIまで 数学記述模試 第046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 三角関数を二次関数に置き換える(25点)

\(0\le\theta\le\pi/2\) で

\[ f(\theta)=\sin\theta+28\cos2\theta \]

とする。

(1)正弦の値を新しい変数にして、二次関数で表しなさい。新しい変数の範囲も書きなさい。(7点)

(2)最大値と最小値、およびそれらをとる条件を求めなさい。(7点)

(3)開区間 \(0<\theta<\pi/2\) で \(f(\theta)=28\) を満たす角がただ1つであることを示し、正弦の値を求めなさい。(11点)


第2問 集合の包含と人数の計算(25点)

140人のクラスで、集合Aの人数は84人、集合Bは56人、両方に属する人数は28人とする。

(1)少なくとも一方に属する人数を求めなさい。(7点)

(2)どちらにも属さない人数を求めなさい。(7点)

(3)一方だけに属する人数を求めなさい。(11点)


第3問 部分分数分解と有限和の評価(25点)

\(a_n=\frac1{(n+28)(n+29)}\) とする。

(1)aₙを2つの分数の差に分解しなさい。(7点)

(2)初項から第n項までの和Sₙを求めなさい。(7点)

(3)\(S_n\ge\frac1{58}\) となる最小の正の整数nを求めなさい。(11点)


第4問 内分点・内積・三角形の面積(25点)

A(0,0)、B(56,0)、C(0,56)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。(7点)

(2)ベクトルAPとAQの内積を求めなさい。(7点)

(3)三角形APQの面積を求めなさい。(11点)


解答・解説

第1問 三角関数を二次関数に置き換える

(1)

\(t=\sin\theta\) とすると \(\cos2\theta=1-2t^2\)。元の角の範囲より \(0\le t\le1\)。

\[ \boxed{f=28+t-56t^2,\quad0\le t\le1} \]

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)

平方完成より

\[ f=28+\frac1{224}-56(t-\frac1{112})^2 \]

。頂点は区間内にある。上に凸の放物線なので、最小は両端を比較する。\(f(0)=28\)、\(f(1)=-27\)。

\[ \boxed{\max f=\frac{6273}{224}\ (\sin\theta=\frac1{112}),\quad\min f=-27\ (\theta=\pi/2)} \]

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)

\(t-56t^2=0\) の解は0と \(1/56\)。開区間では0を除く。正弦はこの角の区間で狭義単調増加なので、対応する角もただ1つ。

\[ \boxed{\sin\theta=\frac1{56}} \]

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 集合の包含と人数の計算

(1)

AとBの人数の和では共通部分を2回数えるため1回分引く。

\[ \boxed{112} \]

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)

全体から和集合の人数を引く。

\[ \boxed{28} \]

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)

和集合から共通部分を引く。

\[ \boxed{84} \]

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 部分分数分解と有限和の評価

(1)

分子が隣接する分母の差であることを利用する。

\[ \boxed{a_n=\frac1{n+28}-\frac1{n+29}} \]

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)

隣接する項が打ち消し合い、最初と最後の分数だけが残る。

\[ \boxed{S_n=\frac{n}{29(n+29)}} \]

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)

前問の和を代入する。分母は正なので両辺に掛けてnの不等式へ直す。

\[ \boxed{29} \]

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 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。

\[ \boxed{P=(28,0),\quad Q=(\frac{112}{3},\frac{56}{3})} \]

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)

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。

\[ \boxed{\frac{3136}{3}} \]

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。

(3)

APを底辺にし、Qのy座標を高さにして面積を求める。

\[ \boxed{\frac{784}{3}} \]

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。