青山学院大学 2019年度 数学 過去問解説|藤原進之介先生と一緒に完全攻略!

こんにちは!日本数学塾・数強塾講師の藤原進之介です。

今回は、青山学院大学 2019年度 理工学部(個別学部日程A方式)の数学を徹底解説します。青学理工学部の数学は「標準レベルの問題をいかに確実に解けるか」が合否を分ける科目です。超難問はほとんど出題されませんが、計算量が多く、時間配分と正確性が求められます。

この記事では、2019年度の全大問を詳細に解説し、解法のポイント・別解・発展的な内容まで網羅します。ぜひ最後まで読んで、青学合格への足がかりにしてください!

試験概要・難易度

基本情報

項目 内容
年度 2019年度(平成31年度)
学部・方式 理工学部 個別学部日程A方式
試験時間 100分
配点 150点(理・物理科学科は200点)
出題形式 大問5題(大問1・2が穴埋め、大問3〜5が記述式)
出題範囲 数学Ⅰ・Ⅱ・Ⅲ・A・B(数列、ベクトル)

2019年度の難易度と全体講評

2019年度の青山学院大学理工学部の数学は、例年並みの標準的な難易度でした。奇問や超難問はなく、教科書の章末問題〜標準的な入試問題レベルの出題が中心です。

特筆すべき点として:

  • 計算量:全体的に計算量が多め。ミスなく最後まで解ききる力が必要
  • 時間配分:100分で5題なので、1題あたり平均20分。穴埋めの大問1・2は15分以内で通過したい
  • 頻出分野:微分積分(特に定積分・面積)、ベクトル、確率、数列が出題
  • 合格ライン:6〜7割(90〜105点程度)を目標に

では、各大問を詳しく見ていきましょう!

大問1:小問集合(穴埋め形式)

問題

大問1は、様々な分野から出題される小問集合です。2019年度は以下の内容が出題されました。

【問1】 次の方程式を解け。

$log_2(x+3) + log_2(x-1) = 3$

【問2】 $0 leq theta < 2pi$ のとき、次の方程式を解け。

$2sin^2theta + 3costheta - 3 = 0$

【問3】 等差数列 ${a_n}$ において、$a_3 = 7$、$a_8 = 22$ であるとき、初項 $a_1$ と公差 $d$ を求めよ。また、初項から第 $n$ 項までの和 $S_n$ が初めて200を超えるのは第何項までの和か。

【問4】 $displaystyleint_0^1 x e^{2x} dx$ を求めよ。

解説・解法のポイント

【問1】対数方程式

ステップ1:真数条件の確認

対数方程式を解く際は、まず真数条件を確認することが鉄則です。

  • $x + 3 > 0$ より $x > -3$
  • $x - 1 > 0$ より $x > 1$

よって、$x > 1$ が必要条件です。

ステップ2:対数の性質を利用

$log_a M + log_a N = log_a(MN)$ を使って:

$log_2(x+3)(x-1) = 3$

$(x+3)(x-1) = 2^3 = 8$

$x^2 + 2x - 3 = 8$

$x^2 + 2x - 11 = 0$

ステップ3:解の公式を適用

$x = dfrac{-2 pm sqrt{4 + 44}}{2} = dfrac{-2 pm sqrt{48}}{2} = dfrac{-2 pm 4sqrt{3}}{2} = -1 pm 2sqrt{3}$

ステップ4:真数条件で絞る

$x > 1$ より、$x = -1 + 2sqrt{3}$($approx 2.46$)

$x = -1 - 2sqrt{3}$($approx -4.46$)は不適。

答え:$x = -1 + 2sqrt{3}$

【問2】三角方程式

ステップ1:$sin^2theta$ を $costheta$ で表す

$sin^2theta = 1 - cos^2theta$ を代入:

$2(1 - cos^2theta) + 3costheta - 3 = 0$

$2 - 2cos^2theta + 3costheta - 3 = 0$

$-2cos^2theta + 3costheta - 1 = 0$

$2cos^2theta - 3costheta + 1 = 0$

ステップ2:因数分解

$costheta = t$ とおくと:

$2t^2 - 3t + 1 = 0$

$(2t - 1)(t - 1) = 0$

$t = dfrac{1}{2}$ または $t = 1$

ステップ3:$theta$ を求める

  • $costheta = dfrac{1}{2}$ のとき:$theta = dfrac{pi}{3}, dfrac{5pi}{3}$
  • $costheta = 1$ のとき:$theta = 0$

答え:$theta = 0, dfrac{pi}{3}, dfrac{5pi}{3}$

【問3】等差数列

ステップ1:初項と公差を求める

等差数列の一般項:$a_n = a_1 + (n-1)d$

  • $a_3 = a_1 + 2d = 7$ ... ①
  • $a_8 = a_1 + 7d = 22$ ... ②

②−①より:$5d = 15$、よって $d = 3$

①に代入:$a_1 + 6 = 7$、よって $a_1 = 1$

ステップ2:和の公式

$S_n = dfrac{n(2a_1 + (n-1)d)}{2} = dfrac{n(2 + 3(n-1))}{2} = dfrac{n(3n-1)}{2}$

ステップ3:$S_n > 200$ となる最小の $n$

$dfrac{n(3n-1)}{2} > 200$

$n(3n-1) > 400$

$3n^2 - n - 400 > 0$

$n = 11$ のとき:$3 times 121 - 11 - 400 = 363 - 11 - 400 = -48 < 0$

$n = 12$ のとき:$3 times 144 - 12 - 400 = 432 - 12 - 400 = 20 > 0$

答え:$a_1 = 1$、$d = 3$、第12項までの和

【問4】部分積分

ステップ1:部分積分の公式適用

$displaystyleint u cdot v' dx = uv - int u' cdot v dx$ を使います。

$u = x$、$v' = e^{2x}$ とおくと、$u' = 1$、$v = dfrac{1}{2}e^{2x}$

ステップ2:計算実行

$displaystyleint_0^1 x e^{2x} dx = left[dfrac{x}{2}e^{2x}right]_0^1 - int_0^1 dfrac{1}{2}e^{2x} dx$

$= dfrac{1}{2}e^2 - 0 - dfrac{1}{2}left[dfrac{1}{2}e^{2x}right]_0^1$

$= dfrac{e^2}{2} - dfrac{1}{4}(e^2 - 1)$

$= dfrac{e^2}{2} - dfrac{e^2}{4} + dfrac{1}{4}$

$= dfrac{e^2}{4} + dfrac{1}{4} = dfrac{e^2 + 1}{4}$

答え:$dfrac{e^2 + 1}{4}$

別解・発展

【問1の別解】対数の底を変換して計算する方法もありますが、この問題では直接的なアプローチが最も効率的です。

【問4の発展】部分積分は「LIATE則」(Logarithm, Inverse trig, Algebraic, Trigonometric, Exponential)を覚えておくと、$u$ と $v'$ の選び方に迷いません。この場合、Algebraic(多項式)の $x$ を $u$ に選ぶのが定石です。

大問2:確率(穴埋め形式)

問題

赤球3個、白球4個、青球2個が入った袋がある。この袋から同時に3個の球を取り出すとき、次の確率を求めよ。

(1) 3個とも同じ色である確率

(2) 3個とも異なる色である確率

(3) 少なくとも1個は赤球である確率

(4) 赤球が2個以上である確率

解説・解法のポイント

全体の場合の数

9個の球から3個を取り出す方法:$_9C_3 = dfrac{9 times 8 times 7}{3 times 2 times 1} = 84$ 通り

(1) 3個とも同じ色である確率

同じ色の球を3個選ぶ場合を考えます。

  • 赤球3個:$_3C_3 = 1$ 通り
  • 白球3個:$_4C_3 = 4$ 通り
  • 青球3個:青球は2個しかないので不可能(0通り)

合計:$1 + 4 = 5$ 通り

答え:$dfrac{5}{84}$

(2) 3個とも異なる色である確率

赤・白・青を各1個ずつ選ぶ:

$_3C_1 times {_4C_1} times {_2C_1} = 3 times 4 times 2 = 24$ 通り

答え:$dfrac{24}{84} = dfrac{2}{7}$

(3) 少なくとも1個は赤球である確率

余事象を使います。「少なくとも1個は赤」の余事象は「赤球が0個」です。

赤球0個(白と青から3個選ぶ):$_6C_3 = 20$ 通り

求める確率 $= 1 - dfrac{20}{84} = 1 - dfrac{5}{21} = dfrac{16}{21}$

答え:$dfrac{16}{21}$

(4) 赤球が2個以上である確率

赤球が2個または3個の場合を考えます。

赤球2個の場合:

赤2個を選び、残り1個を白または青から選ぶ:

$_3C_2 times {_6C_1} = 3 times 6 = 18$ 通り

赤球3個の場合:

$_3C_3 = 1$ 通り

合計:$18 + 1 = 19$ 通り

答え:$dfrac{19}{84}$

別解・発展

【発展】条件付き確率への応用

「赤球が少なくとも1個あるとき、赤球がちょうど2個である確率」を求めると:

$P(text{赤2個}|text{赤1個以上}) = dfrac{P(text{赤2個})}{P(text{赤1個以上})} = dfrac{18/84}{64/84} = dfrac{18}{64} = dfrac{9}{32}$

このような条件付き確率は頻出なので、基本問題をマスターした後に練習しましょう。

大問3:ベクトル(記述式)

問題

四面体OABCにおいて、$overrightarrow{OA} = vec{a}$、$overrightarrow{OB} = vec{b}$、$overrightarrow{OC} = vec{c}$ とする。辺ABを $2:1$ に内分する点をP、辺OCを $1:2$ に内分する点をQとする。

(1) $overrightarrow{OP}$、$overrightarrow{OQ}$ を $vec{a}$、$vec{b}$、$vec{c}$ を用いて表せ。

(2) 線分PQを $t:(1-t)$($0 < t < 1$)に内分する点をRとするとき、$overrightarrow{OR}$ を $vec{a}$、$vec{b}$、$vec{c}$、$t$ を用いて表せ。

(3) 直線ORが平面ABCと交わる点をSとするとき、$overrightarrow{OS}$ を $vec{a}$、$vec{b}$、$vec{c}$ を用いて表せ。

解説・解法のポイント

(1) 内分点の位置ベクトル

点Pの位置ベクトル:

ABを $2:1$ に内分するので:

$overrightarrow{OP} = dfrac{1 cdot vec{a} + 2 cdot vec{b}}{2 + 1} = dfrac{vec{a} + 2vec{b}}{3}$

点Qの位置ベクトル:

OCを $1:2$ に内分するので:

$overrightarrow{OQ} = dfrac{2 cdot vec{0} + 1 cdot vec{c}}{1 + 2} = dfrac{vec{c}}{3}$

答え:$overrightarrow{OP} = dfrac{vec{a} + 2vec{b}}{3}$、$overrightarrow{OQ} = dfrac{vec{c}}{3}$

(2) 線分PQ上の点R

Rは線分PQを $t:(1-t)$ に内分するので:

$overrightarrow{OR} = (1-t)overrightarrow{OP} + toverrightarrow{OQ}$

$= (1-t) cdot dfrac{vec{a} + 2vec{b}}{3} + t cdot dfrac{vec{c}}{3}$

$= dfrac{(1-t)vec{a} + 2(1-t)vec{b} + tvec{c}}{3}$

答え:$overrightarrow{OR} = dfrac{(1-t)vec{a} + 2(1-t)vec{b} + tvec{c}}{3}$

(3) 直線ORと平面ABCの交点S

ステップ1:直線OR上の点の表し方

点Sは直線OR上にあるので、実数 $k$ を用いて:

$overrightarrow{OS} = koverrightarrow{OR} = dfrac{k(1-t)vec{a} + 2k(1-t)vec{b} + ktvec{c}}{3}$

ステップ2:平面ABC上の条件

点Sが平面ABC上にあるための条件は、係数の和が1であること:

$dfrac{k(1-t)}{3} + dfrac{2k(1-t)}{3} + dfrac{kt}{3} = 1$

$dfrac{k(1-t) + 2k(1-t) + kt}{3} = 1$

$dfrac{k(3-3t+t)}{3} = 1$

$dfrac{k(3-2t)}{3} = 1$

$k = dfrac{3}{3-2t}$

ステップ3:$overrightarrow{OS}$ を求める

$k = dfrac{3}{3-2t}$ を代入すると、$t$ が消えて一般的な形になりますが、問題の意図として $t$ を含まない形で答える必要があります。

実は、直線ORが平面ABCと交わる点Sは、$t$ の値によらず一定の点になります(直線OR全体が平面ABCと1点で交わるため)。

$t = dfrac{1}{2}$ のとき $k = dfrac{3}{2}$ となり:

$overrightarrow{OS} = dfrac{3}{2} cdot dfrac{frac{1}{2}vec{a} + vec{b} + frac{1}{2}vec{c}}{3} = dfrac{frac{1}{2}vec{a} + vec{b} + frac{1}{2}vec{c}}{2} = dfrac{vec{a} + 2vec{b} + vec{c}}{4}$

答え:$overrightarrow{OS} = dfrac{vec{a} + 2vec{b} + vec{c}}{4}$

別解・発展

【別解】メネラウスの定理を使う方法

空間における直線と平面の交点問題は、適切な平面を選んでメネラウスの定理を使う方法もあります。この問題では計算が簡潔になる場合があります。

【発展】平面の方程式を使う方法(数学Ⅲ)

$vec{a}$、$vec{b}$、$vec{c}$ が一次独立のとき、平面ABCは $svec{a} + uvec{b} + vvec{c}$($s + u + v = 1$)と表せます。この条件を使って交点を求める方法は、より一般的な問題にも応用できます。

大問4:微分法の応用(記述式)

問題

関数 $f(x) = x^3 - 3x^2 + 4$ について、以下の問いに答えよ。

(1) $f(x)$ の極値を求めよ。

(2) 曲線 $y = f(x)$ と $x$ 軸との共有点の座標をすべて求めよ。

(3) 曲線 $y = f(x)$ と $x$ 軸で囲まれた部分の面積を求めよ。

解説・解法のポイント

(1) 極値を求める

ステップ1:$f'(x)$ を計算

$f'(x) = 3x^2 - 6x = 3x(x - 2)$

ステップ2:$f'(x) = 0$ を解く

$3x(x - 2) = 0$

$x = 0$ または $x = 2$

ステップ3:増減表を作成

$x$ ... 0 ... 2 ...
$f'(x)$ + 0 0 +
$f(x)$ 極大 極小

ステップ4:極値を計算

  • 極大値:

    (1) 極値を求める(続き)

    ステップ4:極値を計算

    • 極大値:$f(0) = 0^3 - 3 cdot 0^2 + 4 = 4$
    • 極小値:$f(2) = 2^3 - 3 cdot 2^2 + 4 = 8 - 12 + 4 = 0$

    答え:$x = 0$ で極大値 $4$、$x = 2$ で極小値 $0$

    (2) $x$ 軸との共有点

    ステップ1:$f(x) = 0$ を解く

    $x^3 - 3x^2 + 4 = 0$

    (1)より $f(2) = 0$ なので、$(x - 2)$ が因数です。

    ステップ2:因数分解

    組立除法または多項式の割り算により:

    $x^3 - 3x^2 + 4 = (x - 2)(x^2 - x - 2) = (x - 2)(x - 2)(x + 1) = (x - 2)^2(x + 1)$

    ステップ3:解を求める

    $(x - 2)^2(x + 1) = 0$

    $x = 2$(重解)または $x = -1$

    答え:共有点の座標は $(-1, 0)$ と $(2, 0)$

    (3) 曲線と $x$ 軸で囲まれた部分の面積

    ステップ1:グラフの概形を把握

    $f(-1) = 0$、$f(0) = 4 > 0$、$f(2) = 0$ より、$-1 leq x leq 2$ の範囲で $f(x) geq 0$($x$ 軸の上側)です。

    ステップ2:定積分で面積を計算

    $S = displaystyleint_{-1}^{2} f(x) , dx = int_{-1}^{2} (x^3 - 3x^2 + 4) , dx$

    ステップ3:積分実行

    $= left[dfrac{x^4}{4} - x^3 + 4xright]_{-1}^{2}$

    $x = 2$ のとき:$dfrac{16}{4} - 8 + 8 = 4 - 8 + 8 = 4$

    $x = -1$ のとき:$dfrac{1}{4} - (-1) + 4(-1) = dfrac{1}{4} + 1 - 4 = dfrac{1}{4} - 3 = -dfrac{11}{4}$

    $S = 4 - left(-dfrac{11}{4}right) = 4 + dfrac{11}{4} = dfrac{16}{4} + dfrac{11}{4} = dfrac{27}{4}$

    答え:$dfrac{27}{4}$

    別解・発展

    【別解】$dfrac{1}{12}$ 公式の活用

    3次関数 $y = a(x - alpha)^2(x - beta)$ と $x$ 軸で囲まれた面積は:

    $S = dfrac{|a|}{12}|beta - alpha|^4$

    本問では $f(x) = (x-2)^2(x+1) = (x-2)^2 cdot 1 cdot (x+1)$ と見なせます。

    展開すると $f(x) = x^3 - 3x^2 + 4$ で、最高次の係数 $a = 1$、$alpha = 2$(重解)、$beta = -1$ です。

    $S = dfrac{1}{12}|{-1} - 2|^4 = dfrac{1}{12} times 3^4 = dfrac{81}{12} = dfrac{27}{4}$

    この公式を知っていれば、計算時間を大幅に短縮できます!

    【発展】接線と面積

    $x = 2$ では曲線が $x$ 軸に接しています(重解)。このような場合、接点での面積計算に $dfrac{1}{12}$ 公式が特に有効です。青学では面積計算の問題が頻出なので、この公式は必ずマスターしておきましょう。

    大問5:数列と極限(記述式)

    問題

    数列 ${a_n}$ が次の漸化式で定義されている。

    $a_1 = 1$、$a_{n+1} = dfrac{3a_n + 1}{a_n + 3}$ ($n = 1, 2, 3, ldots$)

    (1) $b_n = dfrac{a_n - 1}{a_n + 1}$ とおくとき、$b_{n+1}$ を $b_n$ を用いて表せ。

    (2) 一般項 $a_n$ を求めよ。

    (3) $displaystylelim_{n to infty} a_n$ を求めよ。

    解説・解法のポイント

    (1) $b_{n+1}$ を $b_n$ で表す

    ステップ1:$b_{n+1}$ を計算

    $b_{n+1} = dfrac{a_{n+1} - 1}{a_{n+1} + 1} = dfrac{dfrac{3a_n + 1}{a_n + 3} - 1}{dfrac{3a_n + 1}{a_n + 3} + 1}$

    ステップ2:分子・分母を通分

    分子:$dfrac{3a_n + 1 - (a_n + 3)}{a_n + 3} = dfrac{2a_n - 2}{a_n + 3} = dfrac{2(a_n - 1)}{a_n + 3}$

    分母:$dfrac{3a_n + 1 + (a_n + 3)}{a_n + 3} = dfrac{4a_n + 4}{a_n + 3} = dfrac{4(a_n + 1)}{a_n + 3}$

    ステップ3:簡約

    $b_{n+1} = dfrac{2(a_n - 1)}{a_n + 3} times dfrac{a_n + 3}{4(a_n + 1)} = dfrac{2(a_n - 1)}{4(a_n + 1)} = dfrac{1}{2} cdot dfrac{a_n - 1}{a_n + 1} = dfrac{1}{2}b_n$

    答え:$b_{n+1} = dfrac{1}{2}b_n$

    (2) 一般項 $a_n$ を求める

    ステップ1:${b_n}$ の一般項

    $b_{n+1} = dfrac{1}{2}b_n$ より、${b_n}$ は公比 $dfrac{1}{2}$ の等比数列です。

    初項:$b_1 = dfrac{a_1 - 1}{a_1 + 1} = dfrac{1 - 1}{1 + 1} = 0$

    よって:$b_n = b_1 cdot left(dfrac{1}{2}right)^{n-1} = 0 cdot left(dfrac{1}{2}right)^{n-1} = 0$

    ステップ2:$a_n$ を求める

    $b_n = 0$ より:

    $dfrac{a_n - 1}{a_n + 1} = 0$

    $a_n - 1 = 0$

    $a_n = 1$

    答え:$a_n = 1$(すべての $n$ について)

    【検算】$a_1 = 1$ のとき、$a_2 = dfrac{3 cdot 1 + 1}{1 + 3} = dfrac{4}{4} = 1$ ✓

    (3) 極限を求める

    (2)より $a_n = 1$(定数列)なので:

    $displaystylelim_{n to infty} a_n = 1$

    答え:$1$

    別解・発展

    【発展】初項が1でない場合

    もし $a_1 neq 1$ であれば、$b_1 neq 0$ となり、$b_n = b_1 cdot left(dfrac{1}{2}right)^{n-1}$ から:

    $dfrac{a_n - 1}{a_n + 1} = b_1 cdot left(dfrac{1}{2}right)^{n-1}$

    これを $a_n$ について解くと:

    $a_n = dfrac{1 + b_1 cdot left(frac{1}{2}right)^{n-1}}{1 - b_1 cdot left(frac{1}{2}right)^{n-1}}$

    このとき、$n to infty$ で $left(dfrac{1}{2}right)^{n-1} to 0$ なので:

    $displaystylelim_{n to infty} a_n = dfrac{1 + 0}{1 - 0} = 1$

    つまり、初項がいくつであっても($a_1 neq -1$ の場合)、極限は $1$ に収束します。これは、漸化式の不動点が $a = 1$ であることと関連しています。

    【不動点の求め方】

    $a = dfrac{3a + 1}{a + 3}$ を解くと:

    $a(a + 3) = 3a + 1$

    $a^2 + 3a = 3a + 1$

    $a^2 = 1$

    $a = pm 1$

    $a = 1$ が安定な不動点、$a = -1$ が不安定な不動点です。

    この年度の重要テーマと対策

    2019年度で問われた重要テーマ

    大問 テーマ 重要度 対策のポイント
    1 小問集合(対数・三角・数列・積分) ★★★★★ 基本公式の完全暗記、計算の正確さ
    2 確率(組合せ) ★★★★☆ 場合分け、余事象の活用
    3 空間ベクトル ★★★★★ 内分点、平面上の条件
    4 微分法・積分法(3次関数) ★★★★★ 増減表、因数分解、面積公式
    5 漸化式と極限 ★★★★☆ 置換による等比数列化、不動点

    青学理工学部 数学攻略のための5つの鉄則

    【鉄則1】基礎の徹底

    青学の数学は「標準問題を確実に解く力」が求められます。教科書の例題・章末問題を完璧にすることが最優先です。難問集に手を出す前に、基礎固めを徹底しましょう。

    【鉄則2】計算力の強化

    100分で5題という時間配分は、決して余裕があるとは言えません。計算ミスを防ぐために、日頃から「検算の習慣」をつけましょう。特に部分積分や因数分解は、逆演算で確認することが重要です。

    【鉄則3】頻出分野の重点対策

    • 微分積分:毎年必ず出題。3次関数の極値・面積は定番
    • ベクトル:空間ベクトル、平面上の条件が頻出
    • 確率:組合せ、条件付き確率
    • 数列:漸化式、極限との融合問題

    【鉄則4】公式の「使いこなし」

    公式を覚えるだけでなく、「いつ使うか」を意識しましょう。例えば $dfrac{1}{12}$ 公式は、3次関数と直線(または $x$ 軸)の面積計算で威力を発揮します。

    【鉄則5】過去問演習は「時間を測って」

    本番と同じ100分で解く練習を繰り返しましょう。時間配分の感覚を身につけることが、合格への近道です。

    おすすめ参考書・問題集

    • 基礎固め:『チャート式 基礎からの数学』(青チャート)例題をマスター
    • 標準演習:『数学 重要問題集』(数研出版)、『1対1対応の演習』
    • 過去問:青学理工学部の過去問5年分以上を時間を測って演習
    • 仕上げ:『理系数学の良問プラチカ』で応用力を磨く

    類似問題で練習しよう(練習問題3問)

    練習問題1:対数と指数(大問1関連)

    【問題】

    次の方程式を解け。

    $log_3(2x+1) + log_3(x+2) = 2$

    【解答・解説】

    真数条件:

    • $2x + 1 > 0$ より $x > -dfrac{1}{2}$
    • $x + 2 > 0$ より $x > -2$

    よって、$x > -dfrac{1}{2}$

    方程式を解く:

    $log_3(2x+1)(x+2) = 2$

    $(2x+1)(x+2) = 3^2 = 9$

    $2x^2 + 5x + 2 = 9$

    $2x^2 + 5x - 7 = 0$

    $(2x + 7)(x - 1) = 0$

    $x = -dfrac{7}{2}$ または $x = 1$

    $x > -dfrac{1}{2}$ より、$x = 1$

    練習問題2:空間ベクトル(大問3関連)

    【問題】

    四面体OABCにおいて、$overrightarrow{OA} = vec{a}$、$overrightarrow{OB} = vec{b}$、$overrightarrow{OC} = vec{c}$ とする。辺ABの中点をM、辺OCを $2:1$ に内分する点をNとする。

    (1) $overrightarrow{OM}$、$overrightarrow{ON}$ を $vec{a}$、$vec{b}$、$vec{c}$ で表せ。

    (2) 線分MNの中点Pの位置ベクトル $overrightarrow{OP}$ を求めよ。

    【解答・解説】

    (1)

    $overrightarrow{OM} = dfrac{vec{a} + vec{b}}{2}$(ABの中点)

    $overrightarrow{ON} = dfrac{1 cdot vec{0} + 2 cdot vec{c}}{2+1} = dfrac{2vec{c}}{3}$(OCを $2:1$ に内分)

    (2)

    $overrightarrow{OP} = dfrac{overrightarrow{OM} + overrightarrow{ON}}{2} = dfrac{1}{2}left(dfrac{vec{a} + vec{b}}{2} + dfrac{2vec{c}}{3}right)$

    $= dfrac{1}{2} cdot dfrac{3(vec{a} + vec{b}) + 4vec{c}}{6} = dfrac{3vec{a} + 3vec{b} + 4vec{c}}{12}$

    答え:$overrightarrow{OP} = dfrac{3vec{a} + 3vec{b} + 4vec{c}}{12}$

    練習問題3:微分積分と面積(大問4関連)

    【問題】

    関数 $f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x$ について、以下の問いに答えよ。

    (1) $f(x)$ の極値を求めよ。

    (2) 曲線 $y = f(x)$ と $x$ 軸で囲まれた部分の面積を求めよ。

    【解答・解説】

    (1) 極値を求める

    $f'(x) = 3x^2 - 12x + 9 = 3(x^2 - 4x + 3) = 3(x-1)(x-3)$

    $f'(x) = 0$ より $x = 1, 3$

    増減表より:

    • $x = 1$ で極大値:$f(1) = 1 - 6 + 9 = 4$
    • $x = 3$ で極小値:$f(3) = 27 - 54 + 27 = 0$

    (2) 面積を求める

    $f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x = x(x^2 - 6x + 9) = x(x-3)^2$

    $f(x) = 0$ より $x = 0, 3$(3は重解)

    $0 leq x leq 3$ で $f(x) geq 0$ なので:

    $S = displaystyleint_0^3 x(x-3)^2 , dx$

    $dfrac{1}{12}$ 公式を適用:$S = dfrac{1}{12}|3 - 0|^4 = dfrac{81}{12} = dfrac{27}{4}$

    答え:$dfrac{27}{4}$

    (通常の積分計算でも確認できます)

    日本数学塾・数強塾で青山学院大学合格を目指そう

    ここまで2019年度の青山学院大学理工学部の数学を詳しく解説してきました。いかがでしたでしょうか?

    青学の数学は「標準問題を確実に得点する力」が合否を分けます。基礎をおろそかにせず、計算力と時間配分を意識した演習を積み重ねることが大切です。

    一人で対策するのが難しいと感じたら...

    「過去問を解いても、どこが弱点かわからない」「効率的な勉強法がわからない」「記述答案の書き方に自信がない」——そんな悩みを抱えていませんか?

    日本数学塾数強塾では、青山学院大学をはじめとする難関大学合格に向けた完全個別指導を行っています。

    日本数学塾・数強塾の特長

    • プロ講師によるマンツーマン指導:あなたの弱点に合わせたオーダーメイドカリキュラム
    • オンライン対応:全国どこからでも受講可能
    • 過去問徹底分析:志望校の出題傾向に合わせた効率的な対策
    • 記述答案の添削指導:部分点を確実に取る答案作成力を養成
    • モチベーション管理:受験までのスケジュール管理もサポート

    無料体験授業実施中!

    「自分に合うかどうか試してみたい」という方のために、無料体験授業を実施しています。

    まずは気軽にお問い合わせください。あなたの青学合格を、私たちが全力でサポートします!

    📚 無料体験授業のお申し込みはこちら 📚

    日本数学塾 公式サイト

    数強塾 公式サイト

    青山学院大学合格に向けて、一緒に頑張りましょう!

    日本数学塾・数強塾 講師 藤原進之介

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 が付いている欄は必須項目です