横浜国立大学 文系・数学IIまで 数学記述模試 第005回
この回のテストポイント
- 第1問：等周条件と三角形の面積
- 第2問：停止する試行と期待値の連立
- 第3問：絶対値の和と場合分け
- 第4問：三次関数の増減・接線・定積分
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）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 等周条件と三角形の面積（25点）
周の長さが \(54\) の二等辺三角形を考える。等しい2辺の長さをa、底辺の長さをbとする。
（1）底辺をaで表し、三角形が存在するaの範囲を求めなさい。（7点）
（2）面積が最大になる辺の長さと最大面積を求め、最大になる理由を示しなさい。（7点）
（3）面積が最大になる三角形の内接円の半径を求めなさい。（11点）
第2問 停止する試行と期待値の連立（25点）
表の確率が \(1/9\)、裏の確率が \(8/9\) の硬貨を独立に投げ、初めて表が2回連続したところで止める。試行回数をTとする。
（1）2回目と3回目に初めて止まる確率をそれぞれ求めなさい。（7点）
（2）直前が表でない状態と表の状態について、残りの試行回数の期待値を連立して、Tの期待値を求めなさい。期待値が有限であることは用いてよい。（7点）
（3）表が合計2回出ればよい場合の期待値と比較し、差を求めなさい。（11点）
第3問 絶対値の和と場合分け（25点）
\(f(x)=|x-9|+|x+9|\) とする。
（1）絶対値を外し、区間で場合分けして表しなさい。（7点）
（2）最小値と、その値をとるすべてのxを求めなさい。（7点）
（3）不等式 \(f(x)\le 27\) を解きなさい。（11点）
第4問 三次関数の増減・接線・定積分（25点）
\(f(x)=x^3-27x^2\) とする。
（1）極大値と極小値を求めなさい。（7点）
（2）\(x=9\) における接線を求めなさい。（7点）
（3）\(\int_0^{27} f(x)\,dx\) を求めなさい。（11点）
解答・解説
第1問 等周条件と三角形の面積
（1）
\(b=54-2a\)。\(b>0\) と三角不等式 \(b<2a\) の両方を満たす必要がある。
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。
（2）
底辺を二等分して高さを求めると \(S^2=27(27-a)^2(2a-27)\)。微分すると \((S^2)'=162(27-a)(18-a)\)。存在範囲で \(a=18\) の前は正、後は負。最大は正三角形のとき。
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。
（3）
半周長は \(27\)。内心から3辺に垂線を下ろして分割すると \(S=27r\)。
採点の目安：考え方と立式に5点、結論と条件の確認に6点。
第2問 停止する試行と期待値の連立
（1）
2回で止まる列は表表、3回で初めて止まる列は裏表表だけ。独立性により確率を掛ける。
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。
（2）
\(p=1/9,q=1-p\) とする。2状態の期待値をE、Fとすると \(E=1+qE+pF\)、\(F=1+qE\)。代入して \(p^2E=1+p\)。
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。
（3）
1回の表までの平均は \(9\) 回なので合計2回の表までの平均は \(18\) 回。連続という条件を課すと期待値は前問の値となる。
採点の目安：考え方と立式に5点、結論と条件の確認に6点。
第3問 絶対値の和と場合分け
（1）
符号が変わる点は \(-9,9\)。各区間でそれぞれの絶対値の中身の符号を調べる。
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。
（2）
中央の区間では一定で、その外側では端点から離れるほど増加する。
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。
（3）
左右の外側で \(-2x\le 27\)、\(2x\le 27\)。中央の区間はすべて条件を満たす。
採点の目安：考え方と立式に5点、結論と条件の確認に6点。
第4問 三次関数の増減・接線・定積分
（1）
\(f\prime(x)=3x(x-18)\)。符号を調べるとx=0で極大、x=18で極小。
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。
（2）
傾きは \(-243\)、接点のy座標は \(-1458\)。点傾きの式で接線を求める。
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。
（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。
採点の目安：考え方と立式に5点、結論と条件の確認に6点。