福田の数学〜早稲田大学2025商学部第3問〜三角形を一辺を軸として回転させたときの回転体の体積の最大 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜早稲田大学2025商学部第3問〜三角形を一辺を軸として回転させたときの回転体の体積の最大

問題文全文(内容文):

$\boxed{3}$

空間内の異なる$4$点

$A,B,C,D$が$AD=BC=2$、

$AB=CD=1$を満たし、線分$AD$と線分$BC$が

点$P$のみで交わり、$P$は$AD$と$BC$をそれぞれ

$AP:PD=s:(1-s),$

$BP:PC=t:(1-t) \ (0\lt s \lt t,0\lt t \lt 1)$

に内分しているとする。次の問いに答えよ。

(1)$s$を$t$を用いて表せ。

(2)$t$のとりうる値の範囲を求めよ。

(3)線分$BC$を軸にして$\triangle ABP$を$1$回転させるとき、

$\triangle ABP$の辺と内部が通過する部分の体積を

$V$とする。$V$の最大値を求めよ。

$2025$年早稲田大学商学部過去問題
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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):

$\boxed{3}$

空間内の異なる$4$点

$A,B,C,D$が$AD=BC=2$、

$AB=CD=1$を満たし、線分$AD$と線分$BC$が

点$P$のみで交わり、$P$は$AD$と$BC$をそれぞれ

$AP:PD=s:(1-s),$

$BP:PC=t:(1-t) \ (0\lt s \lt t,0\lt t \lt 1)$

に内分しているとする。次の問いに答えよ。

(1)$s$を$t$を用いて表せ。

(2)$t$のとりうる値の範囲を求めよ。

(3)線分$BC$を軸にして$\triangle ABP$を$1$回転させるとき、

$\triangle ABP$の辺と内部が通過する部分の体積を

$V$とする。$V$の最大値を求めよ。

$2025$年早稲田大学商学部過去問題
投稿日:2025.07.29

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問題文全文(内容文):
${\large第1問}$
[1](1)$0 \leqq \theta \lt 2\pi$のとき
$\sin\theta \gt \sqrt3\cos\left(\theta-\displaystyle \frac{\pi}{3}\right)$ $\cdots$①
となる$\theta$の値の範囲を求めよう。
加法定理を用いると

$\sqrt3\cos\left(\theta-\frac{\pi}{3}\right)=$$\displaystyle\frac{\sqrt{\boxed{\ \ ア\ \ }}}{\boxed{\ \ イ\ \ }}\cos\theta+\displaystyle\frac{\boxed{\ \ ウ\ \ }}{\boxed{\ \ イ\ \ }}\sin\theta$

である。よって、三角関数の合成を用いると、①は

$\sin\left(\theta+\displaystyle\frac{\pi}{\boxed{\ \ エ\ \ }}\right) \lt 0$

と変形できる。したがって、求める範囲は

$\displaystyle\frac{\boxed{\ \ オ\ \ }}{\boxed{\ \ カ\ \ }}\pi \lt \theta \lt \frac{\boxed{\ \ キ\ \ }}{\boxed{\ \ ク\ \ }}\pi$

である。

(2)$0 \leqq \theta \leqq \displaystyle\frac{\pi}{2}$とし、$k$を実数とする。$\sin\theta$と$\cos\theta$は$x$の2次方程式
$25x^2-35x+k=0$の解であるとする。このとき、解と係数の関係に
より$\sin\theta+\cos\theta$と$\sin\theta\cos\theta$の値を考えれば、$k=\boxed{\ \ ケコ\ \ }$で
あることがわかる。

さらに、$\theta$が$\sin\theta \geqq \cos\theta$を満たすとすると、$\sin\theta=\displaystyle\frac{\boxed{\ \ サ\ \ }}{\boxed{\ \ シ\ \ }},$
$\cos\theta=\displaystyle\frac{\boxed{\ \ ス\ \ }}{\boxed{\ \ セ\ \ }}$である。このとき、$\theta$は$\boxed{\ \ ソ\ \ }$を満たす。
$\boxed{\ \ ソ\ \ }$に当てはまるものを、次の⓪~⑤のうちから一つ選べ。
⓪$0 \leqq \theta \lt \displaystyle\frac{\pi}{12}$

①$\displaystyle\frac{\pi}{12} \leqq \theta \lt \displaystyle\frac{\pi}{6}$

②$\displaystyle\frac{\pi}{6} \leqq \theta \lt \displaystyle\frac{\pi}{4}$

③$\displaystyle\frac{\pi}{4} \leqq \theta \lt \displaystyle\frac{\pi}{3}$

④$\displaystyle\frac{\pi}{3} \leqq \theta \lt \displaystyle\frac{5}{12}\pi$

⑤$\displaystyle\frac{5}{12}\pi \leqq \theta \leqq \displaystyle\frac{\pi}{2}$


[2](1)$t$は正の実数であり、$t^{\displaystyle\frac{1}{3}}-t^{-\displaystyle\frac{1}{3}}=-3$を満たすとする。このとき

$t^{\displaystyle\frac{2}{3}}+t^{-\displaystyle\frac{2}{3}}=\boxed{\ \ タチ\ \ }$

である。さらに

$t^{\frac{1}{2}}+t^{-\frac{1}{2}}=\sqrt{\boxed{\ \ ツテ\ \ }}, $$t-t^{-1}=\boxed{\ \ トナニ\ \ }$

である。

(2)$x,y$は正の実数とする。連立方程式
$\begin{eqnarray}
\left\{
\begin{array}{l}
\log_3(x\sqrt y) \leqq 5 \cdots②\\
\log_{81}\frac{y}{x^3} \leqq 1 \cdots③
\end{array}
\right.
\end{eqnarray}$

について考える。
$X=\log_3x,$ $Y=\log_3y$とおくと、②は
$\boxed{\ \ ヌ\ \ }\ X+Y \leqq \boxed{\ \ ネノ\ \ }$ $\cdots$④
と変形でき、③は
$\boxed{\ \ ハ\ \ }\ X-Y \geqq \boxed{\ \ ヒフ\ \ }$ $\cdots$⑤
と変形できる。
$X,Y$が④と⑤を満たすとき、$Y$の取り得る最大の整数の値は
$\boxed{\ \ ヘ\ \ }$である。また、$x,y$が②,③と$\log_3y=\boxed{\ \ ヘ\ \ }$を同時に
満たすとき、xの取り得る最大の整数の値は$\boxed{\ \ ホ\ \ }$である。

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問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{2}}$(2)円$x^2+y^2=1$をCと表す。$p \gt 1$とし、点P(0,p)を通るCの2つの接線
を$l_1,l_2$とする。$l_1,l_2$の方程式は

$y=\boxed{\ \ タ\ \ }, y=\boxed{\ \ チ\ \ }$
であり、$l_1,l_2$が直交するのは$p=\boxed{\ \ ツ\ \ }$のときである。
$p=\boxed{\ \ ツ\ \ }$のとき、$l_1,l_2$を接線に持ち、かつCに外接する円の中で中心が
y軸上にある2つの円の半径は$\boxed{\ \ テ\ \ }$および$\boxed{\ \ ト\ \ }$である。

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場合の数 組み合わせ応用【セトリの算数がていねいに解説】※解答に誤りあり(概要欄に記載しています)

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問題文全文(内容文):
・4個の数字0,1,2,3を使ってできる次のような自然数は何個あるか。ただし、同じ数字を重複して使ってよいものとする。
(1)3桁の自然数
(2)3桁以下の自然数
(3)123より小さい自然数

・9個の要素を持つ集合の総数を求めよ。また、Aの2個の特定の要素を含むAの部分集合の総数を求めよ。

・(1)10人を2つの部屋A,Bに入れる方法は何通りあるか。ただし10人全員が同じ部屋に入ってもよいものとする。
(2)10人を二つの組A,Bに分ける方法は何通りあるか。
(3)10人を二つの組に分ける方法は何通りあるか。
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円の半径=❓

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問題文全文(内容文):
円の半径=?
*図は動画内参照
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