大学受験数学 全国模試 第022回
この回のテストポイント
- 第1問:集合の包含関係と必要十分条件(集合と命題)
- 第2問:円の方程式と接線(図形と方程式)
- 第3問:片側検定の棄却域と結論(統計的な推測)
- 第4問:積分定数と初期条件(積分)
- 第5問:内積と垂直条件(ベクトル)
取り組み方
60分・100点満点の分野横断演習です。各小問の途中式や判断の理由も書きなさい。全100回で50種類のテストポイントを繰り返し復習します。隣り合う回では5問ともテストポイントが変わります。
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問題
第1問 集合と命題(20点)
全体集合を \(U=\{1,2,\ldots,10\}\) とし、\(A=\{x\in U\mid x\leq7\}\)、\(B=\{x\in U\mid 4\leq x\leq5\}\) とする。
- 集合 \(A\cap\overline{B}\) の要素の個数を求めなさい。(10点)
- 条件「\(x\in A\)」は条件「\(x\in B\)」の必要条件・十分条件・必要十分条件・いずれでもない、のどれか答えなさい。(10点)
第2問 図形と方程式(20点)
円 \((x-4)^2+(y-2)^2=25\) と、その上の点 \(P=(7,6)\) を考える。
- 円の中心と半径を求めなさい。(10点)
- 点 \(P\) における接線の方程式を求めなさい。(10点)
第3問 統計的な推測(20点)
製品の平均重量が \(104\) gより小さくなったか調べる。母標準偏差は既知で6 g、母集団は正規分布とする。36個の独立な標本の平均は \(102\) gだった。帰無仮説は \(\mu=104\)、対立仮説は \(\mu<104\)。有意水準5%の下側片側検定の棄却域は \(Z<-1.645\) とする。
- 検定統計量 \(Z\) を求めなさい。(10点)
- 帰無仮説を棄却するか。平均重量について、この検定から言えることを書きなさい。(10点)
第4問 積分(20点)
多項式 \(F(x)\) は \(F'(x)=3x^2-8x\)、\(F(0)=4\) を満たす。
- \(F(x)\) を求めなさい。(10点)
- \(\int_0^4\(3x^2-8x\)\,dx\) を求めなさい。(10点)
第5問 ベクトル(20点)
\(\vec a=(4,1)\)、\(\vec b=(1,t)\) とする。
- \(\vec a\) と \(\vec b\) が垂直になる \(t\) を求めなさい。(10点)
- その \(t\) のとき \(|\vec a+\vec b|^2\) を求めなさい。(10点)
解答・解説
第1問 集合の包含関係と必要十分条件
\(B\subset A\) で、\(B\) の要素は2個。\(A\cap\overline B\) は \(A\) からこの2個を除いた集合である。\(x\in B\Rightarrow x\in A\) は成り立つが、例えば \(x=1\) では逆が成り立たない。
- 答え
\[ \boxed{5} \] - 答え
\[ \boxed{\text{必要条件}} \]
第2問 円の方程式と接線
標準形から中心は \((4,2)\)、半径は5。半径の方向は \((3,4)\) なので接線の法線ベクトルも \((3,4)\)。\(3(x-7)+4(y-6)=0\) を整理する。
- 答え
\[ \boxed{\text{中心}(4,2),\ \text{半径}5} \] - 答え
\[ \boxed{3x+4y=45} \]
第3問 片側検定の棄却域と結論
帰無仮説の下で標本平均の標準偏差は \(6/\sqrt{36}=1\)。したがって \(Z=(102-104)/1=-2\)。これは棄却域に入るので、有意水準5%で平均が基準値より小さくなったと判断する。
- 答え
\[ \boxed{-2} \] - 答え
\[ \boxed{\text{棄却する。平均重量が基準値より小さいと判断する}} \]
第4問 積分定数と初期条件
不定積分は \(F(x)=x^3-4x^2+C\)。初期条件より \(C=4\)。定積分は原始関数の両端の差であり、\(F(4)-F(0)\) を計算する。積分定数は差で消える。
- 答え
\[ \boxed{F(x)=x^3-4x^2+4} \] - 答え
\[ \boxed{0} \]
第5問 内積と垂直条件
垂直条件は内積0なので \(4+t=0\)。そのとき \(\vec a+\vec b=(5,-3)\) だから長さの2乗は成分の平方和。または垂直性から \(|\vec a|^2+|\vec b|^2\) を使える。
- 答え
\[ \boxed{t=-4} \] - 答え
\[ \boxed{34} \]