新潟大学 理系・数学IIIを含む 数学記述模試 第037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)

\(0\le x\le16\) で曲線 \(y=x(16-x)\) 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 1の累乗根と積・距離の和(17点)

方程式 \(z^16=1\) の相異なる解を \(z_0,z_1,\ldots,z_{15}\) 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)\(\sum_{j=0}^{15}|z_j-1|^2\) を求めなさい。(5点)

(3)\(\prod_{j=1}^{15}(1-z_j)\) を求めなさい。(7点)


第3問 等差数列の一般項・和・境界(17点)

初項16、公差2の等差数列をaₙとする。

(1)一般項を求めなさい。(5点)

(2)初項から第n項までの和を求めなさい。(5点)

(3)\(a_n\ge 48\) となる最小の正の整数nを求めなさい。(7点)


第4問 反復試行と条件付き確率(17点)

公平な硬貨を16回投げる。表の回数をXとする。

(1)表がちょうど2回出る確率を求めなさい。(5点)

(2)表が少なくとも1回出る確率を求めなさい。(5点)

(3)表が少なくとも1回出たという条件で、ちょうど2回出た確率を求めなさい。(7点)


第5問 指数方程式・不等式と置換(16点)

\(F(x)=4^x-17\cdot2^x+16\) とする。

(1)F(x)=0を解きなさい。(4点)

(2)F(x)≤0を解きなさい。(4点)

(3)F(x)の最小値と、その値をとるx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=16、AC=32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 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 \(S=\int_0^{16}x(16-x)\,dx\)。

\[ \boxed{\frac{2048}{3}} \]

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 \(x(16-x)\) の円。

\[ V_x=\pi\int_0^{16}x^2(16-x)^2\,dx \]

。展開して項別に積分する。

\[ \boxed{\frac{524288}{15}\pi} \]

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)

\(0\le y\le256/4\)。左右の境界は \(x_\pm=(16\pm\sqrt{256-4y})/2\)。切り口は環で、面積は

\[ \pi(x_+^2-x_-^2)=16\pi\sqrt{256-4y} \]

。これをyについて積分する。

\[ \boxed{\frac{32768}{3}\pi} \]

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 1の累乗根と積・距離の和

(1)

単位円を \(16\) 等分する点が解。等比数列の和、または多項式の \(z^{15}\) の係数から解の和が0と分かる。

\[ \boxed{z_j=\cos\frac{2\pi j}{16}+i\sin\frac{2\pi j}{16},\quad\sum z_j=0} \]

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。

\[ \boxed{32} \]

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)

\[ z^16-1=(z-1)\prod_{j=1}^{15}(z-z_j) \]

。\(z-1\) で割ると左辺は \(1+z+\cdots+z^{15}\)。多項式の恒等式にz=1を代入する。

\[ \boxed{16} \]

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 等差数列の一般項・和・境界

(1)

初項に公差のn−1倍を加える。

\[ \boxed{a_n=16+2(n-1)} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(2)

初項と末項の平均に項数を掛ける。

\[ \boxed{S_n=n(n+15)} \]

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)

一般項を代入してnの不等式を解き、最小の整数を選ぶ。

\[ \boxed{17} \]

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 反復試行と条件付き確率

(1)

表が出る2回を選ぶ方法は \(16\) 個の位置から2個選ぶ組合せ。各列の確率は同じ。

\[ \boxed{\frac{15}{8192}} \]

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)

余事象はすべて裏である1列。全体からこの確率を引く。

\[ \boxed{\frac{65535}{65536}} \]

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)

ちょうど2回表が出る事象は条件の事象に含まれるので、前2問の確率の比をとる。

\[ \boxed{\frac{8}{4369}} \]

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 指数方程式・不等式と置換

(1)

\(u=2^x>0\) とすると \(u^2-17u+16=(u-1)(u-16)\)。

\[ \boxed{x=0,\log_216} \]

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)

置換後の二次式が非正なのは2つの根の間。指数関数の単調性でxの範囲へ戻す。

\[ \boxed{0\le x\le\log_216} \]

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)

平方完成する。頂点のuは正なので元の指数関数でその値を実現できる。

\[ \boxed{\min F=-\frac{225}{4},\quad x=\log_2\frac{17}{2}} \]

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。

\[ \boxed{BC=16\sqrt5,\quad\cos B=\frac1{\sqrt5}} \]

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 \(256\)。底辺をBCとして面積の等式を立てる。

\[ \boxed{\frac{32}{5}\sqrt{5}} \]

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。

\[ \boxed{r=8(3-\sqrt5)} \]

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。