筑波大学 理系・数学IIIを含む 数学記述模試 第001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 等差数列の一般項・和・境界(17点)

初項17、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)\(a_n\ge 51\) となる最小の正の整数nを求めなさい。(7点)


第2問 楕円の接線と切片・回転体(17点)

楕円

\[ \frac{x^2}{1156}+\frac{y^2}{289}=1 \]

の第1象限の点 \(P(34\cos t,17\sin t)\)、\(0<t<\pi/2\) を考える。

(1)この点での接線の方程式を求めなさい。(5点)

(2)接線と2つの座標軸でできる三角形の面積の最小値を求めなさい。(5点)

(3)楕円の内部をx軸の周りに回転させた立体の体積を求めなさい。(7点)


第3問 三角関数を二次関数に置き換える(17点)

\(0\le\theta\le\pi/2\) で

\[ f(\theta)=\sin\theta+17\cos2\theta \]

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。(5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。(5点)

(3)開区間 \(0<\theta<\pi/2\) で \(f(\theta)=17\) 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。(7点)


第4問 非復元抽出の組合せと期待値(17点)

袋に赤玉34個、青玉17個がある。玉を戻さず順に3個取り出す。赤玉の数をXとする。

(1)赤2個、青1個となる確率を求めなさい。(5点)

(2)赤玉の個数Xの期待値を求めなさい。(5点)

(3)赤2個、青1個だったという条件で、最初の玉が赤だった確率を求めなさい。(7点)


第5問 回転軸を変える体積計算(16点)

\(0\le x\le17\) で曲線 \(y=x(17-x)\) 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。(4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。(4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。(8点)


第6問 内分点・内積・三角形の面積(16点)

A(0,0)、B(34,0)、C(0,34)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。(4点)

(2)ベクトルAPとAQの内積を求めなさい。(4点)

(3)三角形APQの面積を求めなさい。(8点)


解答・解説

第1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。

\[ \boxed{a_n=17+2(n-1)} \]

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。

\[ \boxed{S_n=n(n+16)} \]

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。

\[ \boxed{18} \]

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 楕円の接線と切片・回転体

(1)

楕円の式を陰関数微分すると \(y'=-x/(4y)\)。Pでの傾きと点を使って接線を整理する。

\[ \boxed{\frac{x\cos t}{34}+\frac{y\sin t}{17}=1} \]

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)

切片は \(34/\cos t\)、\(17/\sin t\)。面積は \(289/(\sin t\cos t)\)。\(\sin t\cos t\le1/2\)、等号は \(t=\pi/4\)。

\[ \boxed{S_{\min}=578,\quad t=\pi/4} \]

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)

切り口の半径の2乗は \(289\(1-x^2/1156\)\)。\(-34\le x\le34\) で \\(\pi y^2\\) を積分する。

\[ \boxed{\frac{39304}{3}\pi} \]

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3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 \(0\le t\le1\)。

\[ \boxed{f=17+t-34t^2,\quad0\le t\le1} \]

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)

平方完成より

\[ f=17+\frac1{136}-34(t-\frac1{68})^2 \]

。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。\(f(0)=17\)、\(f(1)=-16\)。

\[ \boxed{\max f=\frac{2313}{136}\ (\sin\theta=\frac1{68}),\quad\min f=-16\ (\theta=\pi/2)} \]

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)

\(t-34t^2=0\) の解は0と \(1/34\)。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。

\[ \boxed{\sin\theta=\frac1{34}} \]

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 非復元抽出の組合せと期待値

(1)

色ごとに玉を選ぶ組合せの積を、全体から3個選ぶ組合せで割る。

\[ \boxed{\frac{561}{1225}} \]

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)

各回が赤である指示変数の和で表す。各回の周辺確率は2/3で、期待値の加法性を使う。

\[ \boxed{2} \]

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)

条件の下で青玉の位置は3通りが等確率。最初が赤なのは残りの2通り。

\[ \boxed{\frac23} \]

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 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 \(S=\int_0^{17}x(17-x)\,dx\)。

\[ \boxed{\frac{4913}{6}} \]

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)

切り口は半径 \(x(17-x)\) の円。

\[ V_x=\pi\int_0^{17}x^2(17-x)^2\,dx \]

。展開して項別に積分する。

\[ \boxed{\frac{1419857}{30}\pi} \]

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)

\(0\le y\le289/4\)。左右の境界は \(x_\pm=(17\pm\sqrt{289-4y})/2\)。切り口は環で、面積は

\[ \pi(x_+^2-x_-^2)=17\pi\sqrt{289-4y} \]

。これをyについて積分する。

\[ \boxed{\frac{83521}{6}\pi} \]

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 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。

\[ \boxed{P=(17,0),\quad Q=(\frac{68}{3},\frac{34}{3})} \]

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。

(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。

\[ \boxed{\frac{1156}{3}} \]

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)

APを底辺にし、Qのy座標を高さにして面積を求める。

\[ \boxed{\frac{289}{3}} \]

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。