広島大学 2014年度 数学 過去問解説|藤原進之介先生と一緒に完全攻略!

広島大学 2014年度 数学 過去問解説|藤原進之介先生と一緒に完全攻略!


はじめに:この記事を読む前に

広島大学 2014年度 数学 過去問解説へようこそ!この記事では、2014年度の広島大学数学を徹底解剖し、合格に必要なすべての知識・解法・対策を網羅します。

この記事で得られる3つの価値:

  • ✅ 大問1・大問2 の完全解説(行列・1次変換・三角関数の積分・図形・等差数列)を途中計算まで丁寧に解説
  • ✅ 広島大学数学の出題傾向と頻出テーマを把握し、効率的な学習計画が立てられる
  • ✅ 合否を分けたポイントと典型的なミスを知ることで、本番での失点を防げる

👨‍🏫 藤原先生からの一言メッセージ

「広島大学の数学は『基礎の確実な運用』が合格への鍵だよ!難問奇問は少ないけれど、公式を使いこなす力・論述を正確に書く力・計算を丁寧にやり切る力が問われる。焦らず、一緒に一問一問攻略していこう!」


【セクション2】広島大学の数学:入試の全体像

広島大学 数学の試験形式

広島大学の理系数学(前期日程)は、試験時間120分、大問数は例年4〜5問構成です。解答形式は記述式(論述形式)で、答えだけでなく「なぜそうなるか」という過程の論述が求められます。配点は各大問20〜25点程度で、全体で100点満点が基本です。

数学の偏差値帯は、理学部・工学部・医学部(保健学科)など学部によって異なりますが、おおむね偏差値55〜65程度のレベルを想定した問題が中心です。「東大・京大のような発想の転換が必要な難問」は少なく、「教科書の内容をしっかり理解して標準問題を確実に解ける力」を測る大学といえます。

広島大学 数学の過去傾向(頻出単元ランキング)

過去10年間の出題を分析すると、以下の単元が繰り返し登場しています:

順位 単元 出題頻度
1位 微分・積分(面積・体積・不等式証明) ★★★★★
2位 確率(条件付き確率・期待値) ★★★★☆
3位 図形(座標平面・ベクトル・円) ★★★★☆
4位 数列(漸化式・数学的帰納法) ★★★★☆
5位 行列・1次変換(旧課程時代) ★★★☆☆
6位 複素数平面・極形式 ★★★☆☆

特に「積分を使った面積・不等式証明」「数学的帰納法を使った証明」「確率の漸化式・期待値」が頻出です。2014年度はまさにこれらが凝縮された年度です。

他大学との違い・特徴

  • 東大・京大:高度な発想力・思考の転換が必要。問題文は短くても本質的な難しさがある
  • 阪大・名大:計算量が多く、ハイレベルな標準問題が中心
  • 広島大学:標準問題をいかに確実・丁寧に解けるかが勝負。論述の形式・論理展開のきれいさも評価される

藤原先生コメント:「広島大学は『丁寧にやれば解ける問題』が多い大学なんだ。逆に言うと、基礎が曖昧なままだと取れる点数がガクッと落ちる。一問で5〜10点の部分点がもらえるから、途中まで正しく解けたら絶対に書き切ろう!」


会話①:広島大学数学の特徴について

🧑 生徒:「広島大学の数学って、どんな単元が得意だと有利ですか?」

👨‍🏫 藤原先生:「広島大学では特に微積分の不等式証明・面積計算と数学的帰納法を使った数列の証明が頻出なんだ。例えば $F(x) = h(x) - g(x)$ とおいて $F''(x) \geq 0$ から単調性を導く手法や、$A^n \vec{w} = (-2)^n \vec{w}$ を帰納法で示す問題がよく出る。この2つの型を完璧にマスターするだけで、かなり点数が安定するよ!」


【セクション3】2014年度 出題テーマ速報と分析

2014年度 広島大学 数学 出題テーマ一覧

試験区分 大問 テーマ 難易度
大問1 [1] 行列・1次変換・固有値・固有ベクトル・数学的帰納法 ★★★★☆
大問1 [2] 三角関数の積分・接線・不等式証明・面積 ★★★★☆
大問2 [1] 円への接線・軌跡(座標平面上の図形) ★★★☆☆
大問2 [2] 放物線の接線・等差数列・面積 ★★★☆☆

難易度評価と合格ライン

大問1は行列の固有値・固有ベクトル的な扱いと数学的帰納法が組み合わさった出題で、やや骨がある問題です。特に(2)(3)(4)の連携した論述が合否を左右します。大問1の[2]は三角関数の積分(部分積分)と不等式証明が組み合わさった問題で、計算力と証明力が試されます。

大問2は比較的取り組みやすい標準問題です。[1]は円の接線の性質をしっかり理解していれば、軌跡の導出は計算の流れで解けます。[2]は放物線の接線・等差数列・面積計算とオーソドックスな問題です。

合格ライン目安:100点満点中 55〜65点程度(学部・年度によって変動あり)。大問2を確実に取り、大問1でも部分点を最大化するのが合格への戦略です。


【セクション4】全大問 問題・解説(最重要)


大問1 [1]:行列・1次変換・固有ベクトル・数学的帰納法(難易度★★★★☆)

【問題文】

$a, b$ を実数、$a > 0$ とし、行列 $A = \begin{pmatrix} a & 2 \\ -2 & b \end{pmatrix}$ の定める1次変換を $f$ とする。$f$ によって、点 $P(1,0)$ が点 $P_1$ に移され、点 $P_1$ が点 $P_2$ に移されるものとする。$P$ が線分 $P_1P_2$ の中点であるとき、次の問いに答えよ。

(1) $a, b$ を求めよ。

(2) ある実数 $c$ に対して $c\overrightarrow{OP} + \overrightarrow{OP_1} = (v_1, v_2)$ とするとき、$A\begin{pmatrix} v_1 \\ v_2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} v_1 \\ v_2 \end{pmatrix}$ が成り立つ。$c$ を求めよ。

(3) $\overrightarrow{PP_1} = (w_1, w_2)$ とする。すべての自然数 $n$ に対して $A^n \begin{pmatrix} w_1 \\ w_2 \end{pmatrix} = (-2)^n \begin{pmatrix} w_1 \\ w_2 \end{pmatrix}$ が成り立つことを、数学的帰納法によって証明せよ。

(4) (2) と (3) の $v_1, v_2, w_1, w_2$ に対して、$\overrightarrow{OP} = s(v_1, v_2) + t(w_1, w_2)$ となる実数 $s, t$ を求め、$A^n \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix}$ を $n$ を用いて表せ。($n$ は自然数)


【使う公式・定理】

公式名 内容
1次変換(行列の積) 点 $P(x, y)$ が $A\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$ に移る
中点条件 $P$ が $P_1P_2$ の中点 $\Leftrightarrow$ $\overrightarrow{OP} = \dfrac{\overrightarrow{OP_1} + \overrightarrow{OP_2}}{2}$
固有値・固有ベクトル $A\vec{v} = \lambda\vec{v}$ を満たす $\vec{v}$ が固有ベクトル
数学的帰納法 $n=1$ で成立、$n=k$ を仮定して $n=k+1$ を示す

【(1) の解法ステップ】

ステップ① 1次変換の性質から各点の座標を求める。

$\overrightarrow{OP} = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix}$ なので、

$$\overrightarrow{OP_1} = A\overrightarrow{OP} = \begin{pmatrix} a & 2 \\ -2 & b \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} a \\ -2 \end{pmatrix}$$
$$\overrightarrow{OP_2} = A\overrightarrow{OP_1} = A^2\overrightarrow{OP} = \begin{pmatrix} a & 2 \\ -2 & b \end{pmatrix}\begin{pmatrix} a \\ -2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} a^2 - 4 \\ -2a - 2b \end{pmatrix}$$

ステップ② 中点条件を立式する。

$P$ が線分 $P_1P_2$ の中点であるから、

$$\overrightarrow{OP} = \frac{\overrightarrow{OP_1} + \overrightarrow{OP_2}}{2}$$

これを成分ごとに書くと:

$$\begin{cases} 1 = \dfrac{a + (a^2-4)}{2} \\ 0 = \dfrac{(-2) + (-2a-2b)}{2} \end{cases}$$

ステップ③ 連立方程式を解く。

上の式から:$2 = a^2 + a - 4$ すなわち $a^2 + a - 6 = 0$、つまり $(a+3)(a-2) = 0$

$a > 0$ より $a = 2$

下の式から:$0 = -2 + (-2 \cdot 2 - 2b)$ すなわち $0 = -2 - 4 - 2b$、$2b = -6$、$b = -3$

$$\boxed{a = 2,\quad b = -3}$$

この時点で $A = \begin{pmatrix} 2 & 2 \\ -2 & -3 \end{pmatrix}$、$\overrightarrow{OP_1} = \begin{pmatrix} 2 \\ -2 \end{pmatrix}$、$\overrightarrow{OP_2} = \begin{pmatrix} 0 \\ 2 \end{pmatrix}$ と確定します。


【(2) の解法ステップ】

ステップ① $A\vec{v} = \vec{v}$ の意味を整理する。

$\vec{v} = c\overrightarrow{OP} + \overrightarrow{OP_1} = c\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} 2 \\ -2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} c+2 \\ -2 \end{pmatrix}$

ステップ② $A\vec{v} = \vec{v}$ を解く。

$$A\vec{v} = \begin{pmatrix} 2 & 2 \\ -2 & -3 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} c+2 \\ -2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2(c+2) - 4 \\ -2(c+2) + 6 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2c \\ -2c+2 \end{pmatrix}$$

これが $\vec{v} = \begin{pmatrix} c+2 \\ -2 \end{pmatrix}$ に等しいから:

$$\begin{cases} 2c = c + 2 \\ -2c + 2 = -2 \end{cases}$$

ステップ③ 上の式から $c = 2$、下の式からも $c = 2$(一致することを確認)

$$\boxed{c = 2}$$

このとき $\vec{v} = (v_1, v_2) = (4, -2)$


【(3) の解法ステップ:数学的帰納法】

ステップ① $(w_1, w_2)$ を求める。

$$\overrightarrow{PP_1} = \overrightarrow{OP_1} - \overrightarrow{OP} = \begin{pmatrix} 2 \\ -2 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ -2 \end{pmatrix}$$

よって $(w_1, w_2) = (1, -2)$、$\vec{w} = \begin{pmatrix} 1 \\ -2 \end{pmatrix}$

ステップ② 数学的帰納法で「$A^n \vec{w} = (-2)^n \vec{w}$(★)」を示す。

(I) $n = 1$ のとき:

$$A\vec{w} = \begin{pmatrix} 2 & 2 \\ -2 & -3 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 \\ -2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 - 4 \\ -2 + 6 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2 \\ 4 \end{pmatrix} = -2\begin{pmatrix} 1 \\ -2 \end{pmatrix} = (-2)^1\vec{w}$$

$n = 1$ で(★)は成立。

(II) $n = k$ で成立を仮定($A^k\vec{w} = (-2)^k\vec{w}$)して $n = k+1$ を示す:

$$A^{k+1}\vec{w} = A \cdot A^k\vec{w} = A \cdot (-2)^k\vec{w} = (-2)^k \cdot A\vec{w} = (-2)^k \cdot (-2)\vec{w} = (-2)^{k+1}\vec{w}$$

$n = k$ で成立を仮定すれば $n = k+1$ でも(★)は成立。

(I)(II) より、すべての自然数 $n$ に対して(★)は成立。(証明終)


【(4) の解法ステップ】

ステップ① $\overrightarrow{OP} = s\vec{v} + t\vec{w}$ の $s, t$ を求める。

$$\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix} = s\begin{pmatrix} 4 \\ -2 \end{pmatrix} + t\begin{pmatrix} 1 \\ -2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4s + t \\ -2s - 2t \end{pmatrix}$$

連立方程式:

$$\begin{cases} 4s + t = 1 \\ -2s - 2t = 0 \end{cases}$$

下の式から $s = -t$。上の式に代入:$4(-t) + t = 1$、$-3t = 1$、$t = -\dfrac{1}{3}$、$s = \dfrac{1}{3}$

$$\boxed{s = \frac{1}{3},\quad t = -\frac{1}{3}}$$

ステップ② $A^n\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix}$ を求める。

$A\vec{v} = \vec{v}$(固有値1に対する固有ベクトル)より $A^n\vec{v} = \vec{v}$

$$A^n\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix} = A^n(s\vec{v} + t\vec{w}) = sA^n\vec{v} + tA^n\vec{w} = s\vec{v} + t(-2)^n\vec{w}$$
$$= \frac{1}{3}\begin{pmatrix} 4 \\ -2 \end{pmatrix} + \left(-\frac{1}{3}\right)(-2)^n\begin{pmatrix} 1 \\ -2 \end{pmatrix}$$
$$= \frac{1}{3}\begin{pmatrix} 4 - (-2)^n \\ -2 - (-2)(-2)^n \end{pmatrix} = \frac{1}{3}\begin{pmatrix} 4 - (-2)^n \\ -2 + (-2)^{n+1} \end{pmatrix}$$
$$\boxed{A^n\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix} = \frac{1}{3}\begin{pmatrix} 4 - (-2)^n \\ -2 + (-2)^{n+1} \end{pmatrix}}$$

【藤原先生の解説:行列の固有値・固有ベクトルのイメージ】

「$A\vec{v} = \vec{v}$ や $A\vec{w} = -2\vec{w}$ って何を意味するの?」

スポーツで例えると、ベクトル $\vec{v}$ は「1次変換 $A$ をかけても方向が変わらないベクトル(固有値1)」、ベクトル $\vec{w}$ は「$A$ をかけると逆向きに2倍になるベクトル(固有値$-2$)」だよ。バスケのパスをイメージして、どんな方向のパスを出しても、着地点が決まった比率でしか変わらない、特別な方向があるというイメージだね。

この問題の本質は、「行列のべき乗を固有ベクトルに分解して計算する」 という発想です。ランダムなベクトルを固有ベクトルの線形結合で表せれば、$A^n$ の計算が格段に楽になります。これが行列のパワーだよ!


会話②:固有ベクトルと帰納法について

🧑 生徒:「(3)の数学的帰納法で、$A^{k+1}\vec{w}$ の変形がよくわかりません。どうして $A \cdot A^k\vec{w}$ の順番で変形するんですか?」

👨‍🏫 藤原先生:「いい質問だね!$A^{k+1} = A \cdot A^k$ という行列の積の結合法則を使っているんだ。$A^{k+1}\vec{w} = A \cdot (A^k\vec{w})$ と分けて、帰納法の仮定 $A^k\vec{w} = (-2)^k\vec{w}$ を代入すると、$A \cdot (-2)^k\vec{w} = (-2)^k \cdot A\vec{w}$(スカラーは前に出せる)、そして $n=1$ で示した $A\vec{w} = -2\vec{w}$ を使って $(-2)^k \cdot (-2)\vec{w} = (-2)^{k+1}\vec{w}$ となるんだ。帰納法の仮定と $n=1$ の結果を組み合わせて示すのがポイントだよ!」


【この大問で身につく力】

行列の1次変換を「固有ベクトルへの分解」という視点で捉える思考力と、数学的帰納法を用いた論述力が鍛えられます。行列のべき乗計算の本質的な理解につながります。


大問1 [2]:三角関数・接線・不等式証明・面積計算(難易度★★★★☆)

【問題文】

二つの関数 $f(x) = x\sin x$、$g(x) = \sqrt{3}\,x\cos x$ について次の問いに答えよ。

(1) 2曲線 $y = f(x)$、$y = g(x)$ の共有点のうち、$x$ 座標が $-\pi \leq x \leq \pi$ であるものをすべて求めよ。

(2) (1) で求めた共有点のうち、$x$ 座標が正である点を $A(a, f(a))$ とする。点 $A$ における曲線 $y = g(x)$ の接線を $y = h(x)$ と表し、$h(x)$ を求めよ。

(3) $0 \leq x \leq a$ のとき、$h(x) \geq g(x)$ であることを示せ。

(4) $0 \leq x \leq a$ の範囲において、$y$ 軸、曲線 $y = g(x)$、および直線 $y = h(x)$ で囲まれた部分の面積を求めよ。


【使う公式・定理】

公式名 内容
積の微分公式 $(uv)' = u'v + uv'$
接線の方程式 点 $(a, f(a))$ での接線:$y = f'(a)(x-a) + f(a)$
部分積分法 $\int u'v\,dx = uv - \int uv'\,dx$
積和変換(合成) $\sin x - \sqrt{3}\cos x = 2\sin\left(x - \dfrac{\pi}{3}\right)$

【(1) の解法ステップ】

ステップ① $f(x) = g(x)$ を解く。

$$x\sin x = \sqrt{3}\,x\cos x$$
$$x(\sin x - \sqrt{3}\cos x) = 0$$

ステップ② 合成公式を使う。

$$\sin x - \sqrt{3}\cos x = 2\left(\frac{1}{2}\sin x - \frac{\sqrt{3}}{2}\cos x\right) = 2\sin\left(x - \frac{\pi}{3}\right)$$

よって $x \cdot 2\sin\left(x - \dfrac{\pi}{3}\right) = 0$

ステップ③ 各因数が0の場合を解く。

$x = 0$ または $\sin\left(x - \dfrac{\pi}{3}\right) = 0$

$-\pi \leq x \leq \pi$ より $-\dfrac{4\pi}{3} \leq x - \dfrac{\pi}{3} \leq \dfrac{2\pi}{3}$

この範囲で $\sin\left(x - \dfrac{\pi}{3}\right) = 0$ となるのは $x - \dfrac{\pi}{3} = -\pi$ または $0$

すなわち $x = -\dfrac{2\pi}{3}$ または $x = \dfrac{\pi}{3}$

共有点:

  • $x = 0$:$(0, 0)$
  • $x = -\dfrac{2\pi}{3}$:$f\!\left(-\dfrac{2\pi}{3}\right) = -\dfrac{2\pi}{3}\sin\!\left(-\dfrac{2\pi}{3}\right) = -\dfrac{2\pi}{3} \cdot \left(-\dfrac{\sqrt{3}}{2}\right) = \dfrac{\sqrt{3}}{3}\pi$、点 $\left(-\dfrac{2\pi}{3}, \dfrac{\sqrt{3}\pi}{3}\right)$
  • $x = \dfrac{\pi}{3}$:$f\!\left(\dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{\pi}{3}\sin\dfrac{\pi}{3} = \dfrac{\pi}{3} \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2} = \dfrac{\sqrt{3}\pi}{6}$、点 $\left(\dfrac{\pi}{3}, \dfrac{\sqrt{3}\pi}{6}\right)$
$$\boxed{\left(-\frac{2\pi}{3},\ \frac{\sqrt{3}\pi}{3}\right),\quad (0,\ 0),\quad \left(\frac{\pi}{3},\ \frac{\sqrt{3}\pi}{6}\right)}$$

【(2) の解法ステップ】

ステップ① $x$ 座標が正の共有点は $A\!\left(\dfrac{\pi}{3}, \dfrac{\sqrt{3}\pi}{6}\right)$ なので $a = \dfrac{\pi}{3}$。

ステップ② $g(x) = \sqrt{3}\,x\cos x$ を微分する(積の微分)。

$$g'(x) = \sqrt{3}\cos x + \sqrt{3}\,x(-\sin x) = \sqrt{3}\cos x - \sqrt{3}\,x\sin x$$

ステップ③ $x = \dfrac{\pi}{3}$ での接線の傾きを求める。

$$g'!\left(\frac{\pi}{3}\right) = \sqrt{3}\cos\frac{\pi}{3} - \sqrt{3} \cdot \frac{\pi}{3} \cdot \sin\frac{\pi}{3} = \sqrt{3} \cdot \frac{1}{2} - \sqrt{3} \cdot \frac{\pi}{3} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{\sqrt{



👨‍🏫 この記事を書いた人:藤原進之介

**藤原進之介**(数強塾グループ代表)

Gakken・KADOKAWA・ナツメ社・文英堂・旺文社など**大手出版社5社から計9冊**の参考書を刊行している数学・情報Iの専門家。全国の中高生・受験生に向けて、わかりやすく・楽しく・本質的な数学指導を行っています。

**主要著書:**
- 『オールカラー 高校の数学を身近な例からもういちど学びなおす』(ナツメ社)
- 『きめる! 共通テスト情報I』(Gakken)
- 『ライバルに差をつける 情報 I 鉄板の100 題』(KADOKAWA)
- 『共通テスト パターンドリル 情報Ⅰ』(文英堂)
- 『資格試験ムビスタ 藤原のたった9時間でITパスポート 令和8年度版(2026年)』(Gakken)
- 『大学JUKEN新書 共通テスト 7日で完成 情報Ⅰ』(旺文社)
- 『藤原のたった9時間で情報I』(Gakken)
- 『藤原進之介の 情報I プログラミング・データの活用が面白いほどわかる本』(KADOKAWA)
- 『藤原進之介の ゼロから始める情報I』(KADOKAWA)

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