福田の共通テスト直前演習〜2021年共通テスト数学ⅡB問題2。微分積分の問題。 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の共通テスト直前演習〜2021年共通テスト数学ⅡB問題2。微分積分の問題。

問題文全文(内容文):
\begin{eqnarray}
[1]aを実数とし、f(x)=x^3-6ax+16\\
(1)y=f(x)のグラフの概形は\\
a=0のとき、\boxed{\ \ ア\ \ }\\
a \gt 0のとき、\boxed{\ \ イ\ \ }\\
である。\\
\\
\\
\boxed{\ \ ア\ \ },\boxed{\ \ イ\ \ }については、最も適当なものを、次の⓪~⑤のうちから\\
1つずつ選べ。ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。\\
(※選択肢は動画参照)\\
\\
\\
(2)a \gt 0とし、pを実数とする。座標平面上の曲線y=f(x)と直線y=p\\
が3個の共有点をもつようなpの値の範囲は\boxed{\ \ ウ\ \ } \lt p \lt \boxed{\ \ エ\ \ }\\
である。\\
p=\boxed{\ \ ウ\ \ }のとき、曲線y=f(x)と直線y=pは2個の共有点をもつ。\\
それらのx座標をq,r(q \lt r)とする。曲線y=f(x)と直線y=p\\
が点(r,p)で接することに注意すると\\
q=\boxed{\ \ オカ\ \ }\sqrt{\boxed{\ \ キ\ \ }}\ a^{\frac{1}{2}}, r=\sqrt{\boxed{\ \ ク\ \ }}\ a^{\frac{1}{2}}\\
と表せる。\\
\\
\boxed{\ \ ウ\ \ }, \boxed{\ \ エ\ \ }の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい。)\\
⓪2\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16 ①-2\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16\\
②4\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16 ③-4\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16\\
④8\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16 ⑤-8\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16\\
\\
(3)方程式f(x)=0の異なる実数解の個数をnとする。次の⓪~⑤のうち、\\
正しいものは\boxed{\ \ ケ\ \ }と\boxed{\ \ コ\ \ }である。\\
\\
\boxed{\ \ ケ\ \ }, \boxed{\ \ コ\ \ }の解答群(解答の順序は問わない。)\\
\\
⓪n=1ならばa \lt 0 ①a \lt 0ならばn=1\\
②n=2ならばa \lt 0 ③a \lt 0ならばn=2\\
④n=2ならばa \gt 0 ⑤a \gt 0ならばn=3\\
\\
\\
[2]b \gt 0とし、g(x)=x^3-3bx+3b^2, h(x)=x^3-x^2+b^2とおく。\\
座標平面上の曲線y=g(x)をC_1, 曲線y=h(x)をC_2とする。\\
\\
\\
C_1とC_2は2点で交わる。これらの交点のx座標をそれぞれ\alpha,\beta\\
(\alpha \lt \beta)とすると、\alpha=\boxed{\ \ サ\ \ }, \beta=\boxed{\ \ シス\ \ }である。\\
\alpha \leqq x \leqq \betaの範囲でC_1とC_2で囲まれた図形の面積をSとする。また、\\
t \gt \betaとし、\beta \leqq x \leqq tの範囲でC_1とC_2および直線x=tで囲まれた図形の\\
面積をTとする。\\
このとき\\
S=\int_{\alpha}^{\beta}\boxed{\ \ セ\ \ }dx\\
T=\int_{\beta}^{t}\boxed{\ \ ソ\ \ }dx\\
S-T=\int_{\alpha}^{t}\boxed{\ \ タ\ \ }dx\\
であるので\\
S-T=\frac{\boxed{\ \ チツ\ \ }}{\boxed{\ \ テ\ \ }}(2t^3-\ \boxed{\ \ ト\ \ }bt^2+\boxed{\ \ ナニ\ \ }b^2t-\ \boxed{\ \ ヌ\ \ }b^3)\\
が得られる。\\
したがって、S=Tとなるのはt=\frac{\boxed{\ \ ネ\ \ }}{\boxed{\ \ ノ\ \ }}\ bのときである。\\
\\
\boxed{\ \ セ\ \ }~\boxed{\ \ タ\ \ }の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい。)\\
⓪\left\{g(x)+h(x)\right\} ①\left\{g(x)-h(x)\right\}\\
②\left\{h(x)-g(x)\right\} ③\left\{2g(x)+2h(x)\right\}\\
④\left\{2g(x)-2h(x)\right\} ⑤\left\{2h(x)-2g(x)\right\}\\
⑥2g(x) ⑦2h(x)
\end{eqnarray}
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#微分法と積分法#接線と増減表・最大値・最小値#センター試験・共通テスト関連#共通テスト#面積、体積#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
\begin{eqnarray}
[1]aを実数とし、f(x)=x^3-6ax+16\\
(1)y=f(x)のグラフの概形は\\
a=0のとき、\boxed{\ \ ア\ \ }\\
a \gt 0のとき、\boxed{\ \ イ\ \ }\\
である。\\
\\
\\
\boxed{\ \ ア\ \ },\boxed{\ \ イ\ \ }については、最も適当なものを、次の⓪~⑤のうちから\\
1つずつ選べ。ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。\\
(※選択肢は動画参照)\\
\\
\\
(2)a \gt 0とし、pを実数とする。座標平面上の曲線y=f(x)と直線y=p\\
が3個の共有点をもつようなpの値の範囲は\boxed{\ \ ウ\ \ } \lt p \lt \boxed{\ \ エ\ \ }\\
である。\\
p=\boxed{\ \ ウ\ \ }のとき、曲線y=f(x)と直線y=pは2個の共有点をもつ。\\
それらのx座標をq,r(q \lt r)とする。曲線y=f(x)と直線y=p\\
が点(r,p)で接することに注意すると\\
q=\boxed{\ \ オカ\ \ }\sqrt{\boxed{\ \ キ\ \ }}\ a^{\frac{1}{2}}, r=\sqrt{\boxed{\ \ ク\ \ }}\ a^{\frac{1}{2}}\\
と表せる。\\
\\
\boxed{\ \ ウ\ \ }, \boxed{\ \ エ\ \ }の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい。)\\
⓪2\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16 ①-2\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16\\
②4\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16 ③-4\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16\\
④8\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16 ⑤-8\sqrt2a^{\frac{3}{2}}+16\\
\\
(3)方程式f(x)=0の異なる実数解の個数をnとする。次の⓪~⑤のうち、\\
正しいものは\boxed{\ \ ケ\ \ }と\boxed{\ \ コ\ \ }である。\\
\\
\boxed{\ \ ケ\ \ }, \boxed{\ \ コ\ \ }の解答群(解答の順序は問わない。)\\
\\
⓪n=1ならばa \lt 0 ①a \lt 0ならばn=1\\
②n=2ならばa \lt 0 ③a \lt 0ならばn=2\\
④n=2ならばa \gt 0 ⑤a \gt 0ならばn=3\\
\\
\\
[2]b \gt 0とし、g(x)=x^3-3bx+3b^2, h(x)=x^3-x^2+b^2とおく。\\
座標平面上の曲線y=g(x)をC_1, 曲線y=h(x)をC_2とする。\\
\\
\\
C_1とC_2は2点で交わる。これらの交点のx座標をそれぞれ\alpha,\beta\\
(\alpha \lt \beta)とすると、\alpha=\boxed{\ \ サ\ \ }, \beta=\boxed{\ \ シス\ \ }である。\\
\alpha \leqq x \leqq \betaの範囲でC_1とC_2で囲まれた図形の面積をSとする。また、\\
t \gt \betaとし、\beta \leqq x \leqq tの範囲でC_1とC_2および直線x=tで囲まれた図形の\\
面積をTとする。\\
このとき\\
S=\int_{\alpha}^{\beta}\boxed{\ \ セ\ \ }dx\\
T=\int_{\beta}^{t}\boxed{\ \ ソ\ \ }dx\\
S-T=\int_{\alpha}^{t}\boxed{\ \ タ\ \ }dx\\
であるので\\
S-T=\frac{\boxed{\ \ チツ\ \ }}{\boxed{\ \ テ\ \ }}(2t^3-\ \boxed{\ \ ト\ \ }bt^2+\boxed{\ \ ナニ\ \ }b^2t-\ \boxed{\ \ ヌ\ \ }b^3)\\
が得られる。\\
したがって、S=Tとなるのはt=\frac{\boxed{\ \ ネ\ \ }}{\boxed{\ \ ノ\ \ }}\ bのときである。\\
\\
\boxed{\ \ セ\ \ }~\boxed{\ \ タ\ \ }の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい。)\\
⓪\left\{g(x)+h(x)\right\} ①\left\{g(x)-h(x)\right\}\\
②\left\{h(x)-g(x)\right\} ③\left\{2g(x)+2h(x)\right\}\\
④\left\{2g(x)-2h(x)\right\} ⑤\left\{2h(x)-2g(x)\right\}\\
⑥2g(x) ⑦2h(x)
\end{eqnarray}
投稿日:2022.01.21

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\begin{eqnarray}
{\large第4問}\\
[1]自然数nに対して、S_n=5^n-1とする。さらに、数列\left\{a_n\right\}の初項から\\
第n項までの和がS_nであるとする。このとき、a_1=\boxed{\ \ ア\ \ }である。また\\
n \geqq 2のとき\\
a_n=\boxed{\ \ イ\ \ }・\boxed{\ \ ウ\ \ }^{n-1}\\
である。この式はn=1の時にも成り立つ。\\
上で求めたことから、すべての自然数nに対して\\
\sum_{k=1}^n\frac{1}{a_k}=\frac{\boxed{\ \ エ\ \ }}{\boxed{\ \ オカ\ \ }}\left(1-\boxed{\ \ キ\ \ }^{-n}\right)\\
が成り立つことが分かる。\\
\\
[2]太郎さんは和室の畳を見て、畳の敷き方が何通りあるかに興味を持った。\\
ちょうど手元にタイルがあったので、畳をタイルに置き換えて、\\
数学的に考えることにした。\\
縦の長さが1、横の長さが2の長方形のタイルが多数ある。\\
それらを縦か横の向きに、隙間も重なりもなく敷き詰めるとき、\\
その敷き詰め方をタイルの「配置」と呼ぶ。\\
\\
上の図(※動画参照)のように、縦の長さが3,横の長さが2nの長方形をR_nとする。\\
3n枚のタイルを用いたR_n内の配置の総数をr_nとする。\\
n=1のときは、下の図(※動画参照)のようにr_1=3である。\\
\\
また、n=2nときは、下の図(※動画参照)のようにr_2=11である。\\
\\
(1)太郎さんは次のような図形T_n内の配置を考えた。\\
(3n+1)枚のタイルを用いたT_n内の配置の総数をt_nとする。n=1\\
のときは、t_1=\boxed{\ \ ク\ \ }である。\\
さらに、太郎さんはT_n内の配置について、右下隅のタイルに注目して\\
次のような図(※動画参照)をかいて考えた。\\
\\
この図(※動画参照)から、2以上の自然数nに対して\\
t_n=Ar_n+Bt_{n-1}\\
が成り立つことが分かる。ただし、A=\boxed{\ \ ケ\ \ }, B=\boxed{\ \ コ\ \ }である。\\
以上から、t_2=\boxed{\ \ サシ\ \ }であることが分かる。\\
同様に、R_nの右下隅のタイルに注目して次のような図(※動画参照)をかいて考えた。\\
\\
この図(※動画参照)から、2以上の自然数nに対して\\
r_n=Cr_{n-1}+Dt_{n-1}\\
が成り立つことが分かる。ただし、C=\boxed{\ \ ス\ \ }, D=\boxed{\ \ セ\ \ }である。\\
\\
(2)畳を縦の長さが1, 横の長さが2の長方形と見なす。縦の長さが3, 横の長さが6\\
の長方形の部屋に畳を敷き詰めるとき、敷き詰め方の総数は\boxed{\ \ ソタ\ \ }である。\\
また、縦の長さが3、横の長さが8の長方形の部屋に畳を敷き詰めるとき、\\
敷き詰め方の総数は\boxed{\ \ チツテ\ \ }である。
\end{eqnarray}
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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
\begin{eqnarray}
{\large第4問}\\
円周上に15個の点P_0,P_1,\ldots,P_{14}が反時計回りに順に並んでいる。最初、\\
点P_0に石がある。さいころを投げて偶数の目が出たら石を反時計回りに5個先\\
の点に移動させ、奇数の目が出たら石を時計回りに3個先の点に移動させる。\\
この操作を繰り返す。例えば、石が点P_5にあるとき、さいころを投げて6の目が\\
出たら石を点P_{10}に移動させる。次に、5の目が出たら点P_{10}にある石を\\
点P_7に移動させる。\\
\\
(1)さいころを5回投げて、偶数の目が\boxed{\ \ ア\ \ }回、奇数の目が\boxed{\ \ イ\ \ }回\\
出れば、点P_0にある石を点P_1に移動させることができる。このとき、\\
x=\boxed{\ \ ア\ \ }, y=\boxed{\ \ イ\ \ }は、不定方程式5x-3y=1の整数解に\\
なっている。\\
\\
(2)不定方程式\\
5x-3y=8 \cdots①\\
の全ての整数解x,yは、kを整数として\\
\\
x=\boxed{\ \ ア\ \ }×8+\boxed{\ \ ウ\ \ }\ k, y=\boxed{\ \ イ\ \ }×8+\boxed{\ \ エ\ \ }\ k\\
\\
と表される。①の整数解x,yの中で、0 \leqq y \lt \boxed{\ \ エ\ \ }を満たすものは\\
\\
x=\boxed{\ \ オ\ \ }, y=\boxed{\ \ カ\ \ }\\
\\
である。したがって、さいころを\boxed{\ \ キ\ \ }回投げて、偶数の目が\boxed{\ \ オ\ \ }回、\\
奇数の目が\boxed{\ \ カ\ \ }回出れば、点P_0にある石を点P_8に移動させることが\\
できる。\\
\\
(3)(2)において、さいころを\boxed{\ \ キ\ \ }回より少ない回数だけ投げて、点P_0\\
にある石を点P_8に移動させることはできないだろうか。\\
\\
(*)石を反時計回りまたは時計回りに15個先の点に移動させると\\
元の点に戻る。\\
\\
(*)に注意すると、偶数の目が\boxed{\ \ ク\ \ }回、奇数の目が\boxed{\ \ ケ\ \ }回出れば、\\
さいころを投げる回数が\boxed{\ \ コ\ \ }回で、点P_0にある石を点P_8に移動させる\\
ことができる。このとき、\boxed{\ \ コ\ \ } \lt \boxed{\ \ キ\ \ } である。\\
\\
(4)点P_1,P_2,\cdots,P_{14}のうちから点を一つ選び、点P_0にある石をさいころを\\
何回か投げてその点に移動させる。そのために必要となる、さいころを\\
投げる最小回数を考える。例えば、さいころを1回投げて点P_0にある石を\\
点P_2へ移動させることはできないが、さいころを2回投げて偶数の目と\\
奇数の目が1回ずつ出れば、点P_0にある石を点P_2へ移動させることができる。\\
したがって、点P_2を選んだ場合には、この最小回数は2回である。\\
点P_1,P_2,\cdots,P_{14}のうち、この最小回数が最も大きいのは点\boxed{\boxed{\ \ サ\ \ }}であり、\\
その最小回数は\boxed{\ \ シ\ \ }回である。\\
\\
\boxed{\boxed{\ \ サ\ \ }}の解答群\\
⓪P_{10} ①P_{11} ②P_{12} ③P_{13} ④P_{14} \\
\end{eqnarray}
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