お茶の水女子大学 理学部・数学IIIを含む 数学記述模試 第044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。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 二次関数の頂点・解・不等式(17点)

実数全体で \(f(x)=x^2-26x+156\) を考える。

(1)平方完成して最小値とそれをとる値を求めなさい。(5点)

(2)方程式f(x)=0の解を求めなさい。(5点)

(3)不等式f(x)≤0を解きなさい。(7点)


第2問 線分上の点と内積・最大最小(17点)

\(O(0,0),B(26,0),C(0,13)\) とする。Pは線分BC上を動く。

(1)Pを1つの実数パラメータで表し、その範囲を示しなさい。(5点)

(2)距離OPが最小になる点と最小距離を求めなさい。垂直性も確認しなさい。(5点)

(3)Pから2つの座標軸に垂線を下ろして作る長方形の面積の最大値を求めなさい。(7点)


第3問 指数関数の最大値と積分の極限(17点)

\(x\ge0\) で \(f(x)=xe^{-13x}\) とする。

(1)増減を調べ、最大値とそれをとる横座標を求めなさい。(5点)

(2)\(a>0\) として \(\int_0^a f(x)\,dx\) を求めなさい。(5点)

(3)前問の定積分で上端を限りなく大きくしたときの極限値を求めなさい。(7点)


第4問 複素数の距離条件と逆数の軌跡(17点)

複素数zが \(|z-13|=2|z+13|\) を満たす。

(1)実部と虚部を使って軌跡の方程式を求め、中心と半径を示しなさい。(5点)

(2)絶対値の最大値と最小値、およびそれらをとる複素数を求めなさい。(5点)

(3)逆数w=1/zの軌跡も求めなさい。逆数が定義できる理由を述べなさい。(7点)


第5問 整数を選ぶ確率と条件付き確率(16点)

1から26までの整数が1枚ずつ書かれたカードから、1枚を等確率で選ぶ。Aを偶数が出る事象、Bを13より大きい数が出る事象とする。

(1)P(A),P(B)を求めなさい。(4点)

(2)P(A∩B)を求めなさい。(4点)

(3)P(A|B)を求め、AとBが独立かどうか判定しなさい。(8点)


第6問 逆数で線形化し差を足す(16点)

\[ a_1=1/13,\ a_{n+1}=a_n/(1+a_n) \]

で数列を定める。

(1)すべての項が正であることを確認し、一般項を求めなさい。(4点)

(2)\(\sum_{j=1}^n a_ja_{j+1}\) を求めなさい。(4点)

(3)\(\prod_{j=1}^n(1+a_j)\) を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1問 二次関数の頂点・解・不等式

(1)

\(f(x)=(x-13)^2-13\)。平方は非負なので頂点で最小になる。

\[ \boxed{\min f=-13,\quad x=13} \]

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)

\((x-13)^2=13\) より、平方根の正負を両方とる。

\[ \boxed{x=13\pm\sqrt{13}} \]

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)

上に開く放物線の値が非正になるのは、2つの零点の間(端点を含む)である。

\[ \boxed{13-\sqrt{13}\le x\le 13+\sqrt{13}} \]

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 線分上の点と内積・最大最小

(1)

\(P=(1-t)B+tC\) とおく。線分上なので \(0\le t\le1\)。

\[ \boxed{P=(26(1-t),13t),\quad0\le t\le1} \]

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)

\[ OP^2=169(5t^2-8t+4)=5169(t-4/5)^2+4169/5 \]

。最小のtは区間内にあり、\(\overrightarrow{BC}=(-26,13)\) とOPの内積は0。

\[ \boxed{P=(\frac{26}{5},\frac{52}{5}),\quad\min OP=\frac{26}{5}\sqrt{5}} \]

採点の目安:考え方と立式に2点、結論と条件の確認に3点。

(3)

長方形の面積は

\[ 338t(1-t)=\frac{169}{2}-338(t-1/2)^2 \]

。端点では面積0、内部の頂点で最大。

\[ \boxed{\max S=\frac{169}{2},\quad P=(13,\frac{13}{2})} \]

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。

第3問 指数関数の最大値と積分の極限

(1)

\(f'(x)=e^{-13x}(1-13x)\)。指数因子は正なので \(x=1/13\) の前は増加、後は減少。

\[ \boxed{x=\frac1{13},\quad\max f=\frac1{13e}} \]

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)

部分積分する。原始関数は \(-\frac{13x+1}{169}e^{-13x}\) であり、微分でも確認できる。

\[ \boxed{\frac{1-(13a+1)e^{-13a}}{169}} \]

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)

\(e^{-13a}\) と \(ae^{-13a}\) はともに0に収束する。前問の式で残る定数項をとる。

\[ \boxed{\frac{1}{169}} \]

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 複素数の距離条件と逆数の軌跡

(1)

\(z=x+iy\) として2乗すると \((x-13)^2+y^2=4((x+13)^2+y^2)\)。平方完成して円の式に直す。

\[ \boxed{(x+\frac{65}{3})^2+y^2=\frac{2704}{9}} \]

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)

原点から中心までの距離は \(65/3\)、半径は \(52/3\)。円は原点を含まない。原点と中心を結ぶ直線上の2点で距離の極値をとる。

\[ \boxed{\max|z|=39\ (z=-39),\quad\min|z|=\frac{13}{3}\ (z=-\frac{13}{3})} \]

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)

前問の最小値が正なので逆数をとれる。条件を \(|1-13w|=2|1+13w|\) に直し、同様に平方完成する。

\[ \boxed{(\operatorname{Re}w+\frac{5}{39})^2+(\operatorname{Im}w)^2=\frac{16}{1521}} \]

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 整数を選ぶ確率と条件付き確率

(1)

偶数はk個、上半分の数もk個。全体は2k枚。

\[ \boxed{P(A)=P(B)=\frac12} \]

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)

共通部分の偶数の個数は \(13-\lfloor13/2\rfloor\)。全体の枚数で割る。

\[ \boxed{\frac{7}{26}} \]

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)

条件付き確率は共通部分の確率をP(B)で割る。これがP(A)=1/2と等しい条件を調べる。

\[ \boxed{P(A\mid B)=\frac{7}{13},\quad\text{独立ではない}} \]

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 逆数で線形化し差を足す

(1)

初項が正で、正の項から次の正の項が作られるので帰納的にすべて正。逆数をとると \(1/a_{n+1}=1/a_n+1\)。

\[ \boxed{a_n=\frac1{n+12}} \]

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)

漸化式から

\[ a_j-a_{j+1}=a_j^2/(1+a_j)=a_ja_{j+1} \]

。和をとると中間の項が消える。

\[ \boxed{\frac1{13}-\frac1{n+13}=\frac{n}{13(n+13)}} \]

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)

漸化式を変形すると \(1+a_j=a_j/a_{j+1}\)。積では中間の項が約分される。

\[ \boxed{\frac{n+13}{13}} \]

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。