津田塾大学 B方式・数学科・情報科学科 数学記述模試 第028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 三角関数の積分漸化式(17点)

\[ I_n=\int_0^{\pi/2}\sin^n x\,dx \]

とする。\(n\) は0以上の整数である。

(1)部分積分により、次数を2つ下げる漸化式を導きなさい。(5点)

(2)\(I_{42}\) を求めなさい。(5点)

(3)\(I_{43}\) を求めなさい。(7点)


第2問 内分点・内積・三角形の面積(17点)

A(0,0)、B(42,0)、C(0,42)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。(5点)

(2)ベクトルAPとAQの内積を求めなさい。(5点)

(3)三角形APQの面積を求めなさい。(7点)


第3問 複素数の距離条件と逆数の軌跡(17点)

複素数zが \(|z-21|=2|z+21|\) 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4問 三次関数の増減・接線・定積分(17点)

\(f(x)=x^3-63x^2\) とする。

(1)極大値と極小値を求めなさい。(5点)

(2)\(x=21\) における接線を求めなさい。(5点)

(3)\(\int_0^{63} f(x)\,dx\) を求めなさい。(7点)


第5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=21、AC=42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)


第6問 余弦定理・面積・正弦定理(16点)

三角形ABCでAB=21、AC=42、角A=60°とする。

(1)BCを求めなさい。(4点)

(2)三角形の面積を求めなさい。(4点)

(3)外接円の半径を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1問 三角関数の積分漸化式

(1)

\(n\ge2\) とする。\(\sin^{n-1}x\) と \(\sin x\) に分けて部分積分すると、境界項は0で

\[ I_n=(n-1)\int\sin^{n-2}x\cos^2x\,dx=(n-1)(I_{n-2}-I_n) \]

。

\[ \boxed{I_n=\frac{n-1}nI_{n-2}\quad(n\ge2)} \]

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)

\(I_0=\pi/2\) から漸化式を \(21\) 回使う。偶数の積と奇数の積を整理すると

\[ I_{2m}=\binom{2m}{m}\pi/(2\cdot4^m) \]

。

\[ \boxed{\frac{67282234305}{1099511627776}\pi} \]

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)

\(I_1=1\) から漸化式を \(21\) 回使う。\(I_{2m+1}=4^m(m!)^2/(2m+1)!\)。

\[ \boxed{\frac{549755813888}{2893136075115}} \]

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 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。

\[ \boxed{P=(21,0),\quad Q=(28,14)} \]

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)

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。

\[ \boxed{588} \]

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)

APを底辺にし、Qのy座標を高さにして面積を求める。

\[ \boxed{147} \]

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 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 \((x-21)^2+y^2=4((x+21)^2+y^2)\)。平方完成して円の式に直す。

\[ \boxed{(x+35)^2+y^2=784} \]

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 \(105/3\)、半径は \(84/3\)。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。

\[ \boxed{\max|z|=63\ (z=-63),\quad\min|z|=7\ (z=-7)} \]

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 \(|1-21w|=2|1+21w|\) に直し、同様に平方完成する。

\[ \boxed{(\operatorname{Re}w+\frac{5}{63})^2+(\operatorname{Im}w)^2=\frac{16}{3969}} \]

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 三次関数の増減・接線・定積分

(1)

\(f\prime(x)=3x(x-42)\)。符号を調べるとx=0で極大、x=42で極小。

\[ \boxed{\text{極大値 }0,\quad\text{極小値 }-37044} \]

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)

傾きは \(-1323\)、接点のy座標は \(-18522\)。点傾きの式で接線を求める。

\[ \boxed{y=-1323x+9261} \]

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)

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。

\[ \boxed{-\frac{5250987}{4}} \]

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 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。

\[ \boxed{BC=21\sqrt5,\quad\cos B=\frac1{\sqrt5}} \]

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 \(441\)。底辺をBCとして面積の等式を立てる。

\[ \boxed{\frac{42}{5}\sqrt{5}} \]

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。

\[ \boxed{r=\frac{21}{2}(3-\sqrt5)} \]

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。

第6問 余弦定理・面積・正弦定理

(1)

余弦定理で

\[ BC^2=441+1764-1764\cos60^\circ \]

。

\[ \boxed{21\sqrt3} \]

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)

2辺とその間の角から、辺の積と正弦の半分で面積を計算する。

\[ \boxed{\frac{441}{2}\sqrt{3}} \]

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)

正弦定理で、BCを角Aの正弦の2倍で割る。

\[ \boxed{21} \]

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。