広島大学 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!

広島大学 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!


はじめに:この記事を読む前に

広島大学 2019年度 数学 過去問解説へようこそ!数強塾グループ代表の藤原進之介です。この記事では、広島大学2019年度(平成31年度)の数学入試問題を、基礎の確認から完全な解答まで丁寧に解説します。

この記事で得られる3つの価値:

  • ✅ 等比数列・対数・平均の融合問題(大問1)を、基礎から論理的に証明する力が身につく
  • ✅ 確率と座標幾何の融合問題(大問2)で、場合の数の数え方と条件の整理法が完全にマスターできる
  • ✅ 広島大学数学の出題傾向・合格戦略が一目でわかり、本番で得点を最大化できる

藤原先生からのメッセージ:「広島大学の数学は、難問よりも標準問題を確実に解ける力が問われます。焦らず、一問一問の本質を理解していけば、必ず得点できる。一緒にやっていこう!」


【セクション2】広島大学の数学:入試の全体像

試験形式と基本情報

広島大学の数学入試は、学部・試験区分によって問題セットが異なります。理系学部では一般に以下の形式が採用されています。

項目 内容
試験時間 120分(理系)
問題数 大問5題程度(選択あり)
解答形式 記述式(証明・計算過程を全て書く)
配点 各大問均等配点が基本
難易度 標準〜やや難(偏差値60〜65帯)

記述式であることが最大の特徴で、答えだけでなく論理の流れを丁寧に書くことが求められます。部分点の設計が明確なため、「途中まで解けた」を大切にする姿勢が合否を分けます。

偏差値帯と求められる数学レベル

広島大学(理系)の数学で合格点を取るには、センター試験(共通テスト)8割以上+二次試験標準問題を6〜7割解ける力が目安です。東大・京大のような発想力重視の難問は少なく、「基礎知識を確実に組み合わせる力」と「証明・論述の丁寧さ」が問われます。

過去10年の出題傾向まとめ(頻出単元ランキング)

順位 単元 出題頻度
1位 微分・積分 ほぼ毎年
2位 数列(等差・等比・漸化式) ほぼ毎年
3位 確率・場合の数 ほぼ毎年
4位 図形と方程式 頻出
5位 複素数・複素平面 理系で頻出
6位 ベクトル 頻出
7位 対数・指数 頻出

2019年度は数列×対数の融合と確率×座標幾何の融合という複合問題が出題されており、単一単元の知識だけでは対応できない問題構成になっています。これが広島大学の特徴です。

他大学との比較

  • 東大・京大:発想力・思考力重視。見たことのない問題を解く力が必要。
  • 阪大・名大:やや難度高め。計算力と論述力の両方が問われる。
  • 広島大学:標準問題の確実な処理力+丁寧な論述が中心。複合問題が多いが、各パーツは教科書レベル〜標準レベル。

🧑 生徒:「広島大学の数学って、どんな力が一番大切なんですか?」

👨‍🏫 藤原先生:「広島大学の数学で一番大切なのは、『等差数列の一般項・等比数列の一般項・漸化式の解法』といった基本公式を確実に使いこなす力と、証明問題で論理の流れを丁寧に記述する力だよ。たとえば今回の大問1は『$c_{n+1} - c_n$ が定数であることを示す』という等差数列の定義を証明に使うんだけど、これができるかどうかが合否を分けるんだ。公式を丸暗記するんじゃなくて、『なぜその公式が成り立つのか』を理解していれば、どんな複合問題にも対応できるよ!」


💪 まずは広島大学の出題傾向をしっかり把握することが、最短合格への第一歩!


【セクション3】2019年度 出題テーマ速報と分析

2019年度(平成31年度)出題テーマ一覧

大問 テーマ 主な単元 難易度
大問1 等比数列・対数・等差数列・平均の融合 数列・対数 ★★★☆☆
大問2([1]) (大問1と同一問題) 数列・対数 ★★★☆☆
大問2([2]) コインとカードの確率漸化式・条件付き確率 確率・漸化式 ★★★★☆

難易度評価と分析

大問1(数列・対数融合):★★★☆☆(標準)
- (1) $b_n$ の一般項を求める:等比数列の公式と積の構造を理解していれば解ける
- (2) $\{c_n\}$ が等差数列であることの証明:対数の計算力と証明の書き方が問われる
- (3) $\{d_n\}$ が等比数列であることの証明:等差数列の和の公式 $M_n$ を求めてから指数に変換する流れが鍵

大問2(確率漸化式・条件付き確率):★★★★☆(やや難)
- (1) $P_n$ を求める:漸化式を立ててから等比数列に変形する標準的な手法
- (2) 条件付き確率:「ちょうど2回裏返された」という条件を条件付き確率として処理する部分がやや難しい

前年度との傾向変化

2018年度から引き続き、複数の単元を組み合わせた融合問題が中心です。2019年度の特徴は「対数と数列の融合」が非常に整理された問題構成で出題されており、(1)→(2)→(3)の流れが美しくつながっています。計算ミスをしなければ確実に得点できる問題です。

合格ラインと得点戦略

理系の合格最低点(目安)は数学で6〜7割(60〜70点/100点満点換算)程度です。大問1を完答し、大問2の(1)を確実に取ることで7割に到達できます。大問2の(2)の条件付き確率は難度が高いため、「(1)まで確実に取ってから(2)に取り組む」戦略が有効です。

🎯 得点戦略:大問1を完答(+40点) + 大問2-(1)を確実に取る(+20点) = 合格圏60点確保!


【セクション4】全大問 完全解説


大問1:等比数列・対数・等差数列・平均の融合(難易度 ★★★☆☆)

【問題文】

$a > 0,\ r > 0$ とし,数列 $\{a_n\}$ を初項 $a$,公比 $r$ の等比数列とする。また,数列 $\{b_n\}$ は次のように定義される。

$$b_1 = a_1,\quad b_{n+1} = b_n \cdot a_{n+1} \quad (n = 1, 2, 3, \ldots)$$

次の問いに答えよ。

(1) $b_n$ を $a$,$r$ および $n$ を用いて表せ。

(2) 一般項が

$$c_n = \frac{\log_r b_n}{n}$$

である数列 $\{c_n\}$ は等差数列であることを証明せよ。

(3) (2) で与えられた数列 $\{c_n\}$ の初項から第 $n$ 項までの平均を $M_n$ とする。すなわち,

$$M_n = \frac{1}{n} \sum_{k=1}^{n} c_k$$

とする。このとき,一般項が

$$d_n = 2^{M_n}$$

である数列 $\{d_n\}$ は等比数列であることを証明せよ。


【使う公式・定理】

公式名 内容
等比数列の一般項 $a_n = a \cdot r^{n-1}$
積の対数 $\log_r (AB) = \log_r A + \log_r B$
等差数列の証明 $c_{n+1} - c_n = \text{定数}$ を示す
等差数列の和 $\sum_{k=1}^{n} c_k = \frac{n(c_1 + c_n)}{2}$
等比数列の証明 $d_{n+1} / d_n = \text{定数}$ を示す

【解法ステップ:(1) $b_n$ を求める】

ステップ① 等比数列 $\{a_n\}$ の一般項を確認する:

$$a_n = a \cdot r^{n-1}$$

特に $a_1 = a,\ a_2 = ar,\ a_3 = ar^2,\ \ldots,\ a_k = ar^{k-1}$

ステップ② 漸化式 $b_{n+1} = b_n \cdot a_{n+1}$ を使って $b_n$ を積で表す:

$$b_n = b_{n-1} \cdot a_n = b_{n-2} \cdot a_{n-1} \cdot a_n = \cdots = a_1 \cdot a_2 \cdot a_3 \cdots a_n$$
$$= a \cdot (ar) \cdot (ar^2) \cdots (ar^{n-1})$$

ステップ③ $a$ が $n$ 個,$r$ の指数は $0+1+2+\cdots+(n-1)$ を計算:

$$b_n = a^n \cdot r^{0+1+2+\cdots+(n-1)} = a^n \cdot r^{\frac{n(n-1)}{2}}$$

ステップ④ $n=1$ のとき $b_1 = a^1 \cdot r^0 = a$ が成立することを確認:

$$\therefore \quad \boxed{b_n = a^n \cdot r^{\frac{n(n-1)}{2}}} \quad (n \geq 1)$$

【解法ステップ:(2) $\{c_n\}$ が等差数列であることの証明】

ステップ① $c_n$ の式に $b_n = a^n \cdot r^{\frac{n(n-1)}{2}}$ を代入する:

$$c_n = \frac{\log_r b_n}{n} = \frac{1}{n} \log_r \left( a^n \cdot r^{\frac{n(n-1)}{2}} \right)$$

ステップ② 対数の積・累乗のルールを使って展開する:

$$c_n = \frac{1}{n} \left( n \log_r a + \frac{n(n-1)}{2} \log_r r \right)$$
$$= \log_r a + \frac{n-1}{2} \cdot 1 \quad \left(\because \log_r r = 1\right)$$
$$= \log_r a + \frac{n-1}{2}$$

ステップ③ $c_{n+1} - c_n$ を計算して定数であることを示す:

$$c_{n+1} = \log_r a + \frac{n}{2}$$
$$c_{n+1} - c_n = \left(\log_r a + \frac{n}{2}\right) - \left(\log_r a + \frac{n-1}{2}\right) = \frac{1}{2}$$

ステップ④ 結論を記述する:

$c_{n+1} - c_n = \dfrac{1}{2}$(定数)であるから,数列 $\{c_n\}$ は初項 $c_1 = \log_r a$,公差 $\dfrac{1}{2}$ の等差数列である。(証明終)


【解法ステップ:(3) $\{d_n\}$ が等比数列であることの証明】

ステップ① 等差数列の和の公式を使って $M_n$ を求める:

$$M_n = \frac{1}{n} \sum_{k=1}^{n} c_k = \frac{1}{n} \cdot \frac{n(c_1 + c_n)}{2} = \frac{c_1 + c_n}{2}$$
$$= \frac{\log_r a + \log_r a + \frac{n-1}{2}}{2} = \log_r a + \frac{n-1}{4}$$

これを指数の形で書くと:

$$M_n = \log_r \left( a \cdot r^{\frac{n-1}{4}} \right)$$

ステップ② $d_n = 2^{M_n}$ を計算する:

$$d_n = 2^{M_n} = 2^{\log_r a + \frac{n-1}{4}}$$

ここで,底が $r$ の対数なので注意が必要。$M_n = \log_r a + \frac{n-1}{4}$ は $r$ を底にした式として,

$$d_n = 2^{\log_r a + \frac{n-1}{4}}$$

ステップ③ $d_{n+1} / d_n$ を計算して定数であることを示す:

$$\frac{d_{n+1}}{d_n} = \frac{2^{M_{n+1}}}{2^{M_n}} = 2^{M_{n+1} - M_n}$$
$$M_{n+1} - M_n = \left(\log_r a + \frac{n}{4}\right) - \left(\log_r a + \frac{n-1}{4}\right) = \frac{1}{4}$$

$$\therefore \quad \frac{d_{n+1}}{d_n} = 2^{\frac{1}{4}} = \sqrt[4]{2}$$(定数)

ステップ④ 結論を記述する:

$\dfrac{d_{n+1}}{d_n} = 2^{\frac{1}{4}}$(定数)であるから,数列 $\{d_n\}$ は初項 $d_1 = 2^{M_1} = 2^{\log_r a}$,公比 $2^{\frac{1}{4}} = \sqrt[4]{2}$ の等比数列である。(証明終)


【藤原先生の解説】

この問題の面白さは、「等比数列 → 対数をとって等差数列 → 平均をとって再び等比数列」という数列の変換の連鎖にあります。

料理で例えるなら、「生の素材(等比数列 $\{b_n\}$)を対数という包丁で加工して($\{c_n\}$)、平均を取ってから指数でもう一度仕上げる($\{d_n\}$)」という流れです。各ステップで何をやっているかを理解していれば、計算自体は丁寧に追うだけで解けます。

特に重要なのは証明問題の書き方です。「$c_{n+1} - c_n = \frac{1}{2}$(定数)であるから等差数列」という結論を明確に述べることを忘れずに!


会話:

🧑 生徒:「(3) で $d_{n+1}/d_n$ が定数であることを示せばいいのはわかるんですが、$M_n$ を具体的に求めるステップが難しかったです。$M_n$ ってどうやって計算するんですか?」

👨‍🏫 藤原先生:「いい質問だね!$M_n$ は等差数列の和の公式 $\displaystyle \sum_{k=1}^{n} c_k = \frac{n(c_1 + c_n)}{2}$ を使うんだ。$c_k = \log_r a + \frac{k-1}{2}$ だから、$\displaystyle \sum_{k=1}^{n} c_k = \frac{n\left(2\log_r a + \frac{n-1}{2}\right)}{2}$ になるよ。これを $n$ で割ると $M_n = \log_r a + \frac{n-1}{4}$ が出てくる。そして $M_{n+1} - M_n = \frac{1}{4}$ だから $d_{n+1}/d_n = 2^{1/4}$(定数)が証明できるんだ!」


【この大問で身につく力】

等比数列・対数・等差数列・数列の平均という複数の単元を橋渡しする思考力と、証明問題で「定数であることを明示する」という論述の正確性が鍛えられます。

💪 大問1は(1)→(2)→(3)がきれいにつながっている。焦らず順番通りに解いていこう!


大問2-[1]:確率(座標平面上の点の分布)(難易度 ★★★☆☆)

【問題文】

箱の中に $1$ から $N$ までの数が一つずつ書かれた $N$ 枚のカードが入っている($N$ は2以上の自然数)。カードを1枚取り出して数を読み取り元に戻す試行を4回繰り返す。1〜4回目の数をそれぞれ $a_1, a_2, a_3, a_4$ とする。座標平面上に4点

$$P_1(a_1, 0),\quad P_2(a_1, a_2),\quad P_3(a_1 - a_3, a_2),\quad P_4(a_1 - a_3, a_2 - a_4)$$

を定める。

(1) $P_4$ が原点 $O(0,0)$ に一致する確率を $N$ を用いて表せ。

(2) $P_4$ が連立不等式 $x \geq 0,\ y \leq 0$ の表す領域にある確率を $N$ を用いて表せ。

(3) $P_4$ が直線 $y = x$ 上にある確率を $N$ を用いて表せ。

(4) $N = 2^m$($m$ は自然数)とする。$P_4$ が原点 $O$ に一致し,かつ,四角形 $P_1P_2P_3P_4$ の面積が $2^m$ となる確率を $m$ を用いて表せ。


【使う公式・定理】

公式名 内容
確率の基本 $P = \frac{\text{条件を満たす場合の数}}{\text{全体の場合の数}}$
全体の場合の数 $N^4$(各試行が独立・復元抽出)
$a_i \geq a_j$ を満たす $(a_i, a_j)$ の個数 $\displaystyle \sum_{k=1}^{N} k = \frac{N(N+1)}{2}$
$a_i + a_j = $ 定数を満たす組の数え方 場合分けで地道に数える

【解法ステップ:(1) $P_4$ が原点に一致する確率】

ステップ① $P_4(a_1 - a_3,\ a_2 - a_4) = (0, 0)$ の条件を確認する:

$$a_1 - a_3 = 0 \quad \Leftrightarrow \quad a_1 = a_3$$
$$a_2 - a_4 = 0 \quad \Leftrightarrow \quad a_2 = a_4$$

ステップ② 条件を満たす場合の数を数える:

  • $a_1 = a_3$ となる $(a_1, a_3)$ の組:$N$ 通り($a_1 = a_3 = 1, 2, \ldots, N$)
  • $a_2 = a_4$ となる $(a_2, a_4)$ の組:$N$ 通り
$$\text{条件を満たす場合の数} = N \times N = N^2$$

ステップ③ 全体の場合の数 $N^4$ で割る:

$$P = \frac{N^2}{N^4} = \boxed{\frac{1}{N^2}}$$

【解法ステップ:(2) $P_4$ が $x \geq 0,\ y \leq 0$ の領域にある確率】

ステップ① 条件を整理する:

$$a_1 - a_3 \geq 0 \quad \Leftrightarrow \quad a_1 \geq a_3$$
$$a_2 - a_4 \leq 0 \quad \Leftrightarrow \quad a_2 \leq a_4$$

ステップ② $a_1 \geq a_3$ を満たす $(a_1, a_3)$ の組の数を数える:

$a_3$ を固定したとき $a_1 \geq a_3$ を満たす $a_1$ の個数は $N - a_3 + 1$ 個。よって:

$$\sum_{a_3=1}^{N}(N - a_3 + 1) = N + (N-1) + \cdots + 1 = \frac{N(N+1)}{2}$$

ステップ③ $a_2 \leq a_4$ を満たす $(a_2, a_4)$ の組の数も同様に $\dfrac{N(N+1)}{2}$:

$$\text{条件を満たす場合の数} = \left(\frac{N(N+1)}{2}\right)^2 = \frac{N^2(N+1)^2}{4}$$

ステップ④ 確率を求める:

$$P = \frac{N^2(N+1)^2 / 4}{N^4} = \boxed{\frac{(N+1)^2}{4N^2}}$$

【解法ステップ:(3) $P_4$ が直線 $y = x$ 上にある確率】

ステップ① $P_4(a_1-a_3,\ a_2-a_4)$ が $y=x$ 上にある条件:

$$a_2 - a_4 = a_1 - a_3 \quad \Leftrightarrow \quad a_1 + a_4 = a_2 + a_3 =: s$$

とおく(ただし $s = a_1 - a_3 + 2a_3 = a_2 - a_4 + 2a_4$ として整理)。

実は $a_2 - a_4 = a_1 - a_3$ を満たす $(a_1, a_2, a_3, a_4)$ の組の数を直接数える方が効率的です。

ステップ② $a_1 - a_3 = d$ を固定したときの場合の数:

  • $d = 0$ のとき:$a_1 = a_3$($N$ 通り),$a_2 - a_4 = 0$($N$ 通り)→ $N^2$ 通り
  • $d = k > 0$ のとき:$a_1 - a_3 = k$($N - k$ 通り),$a_2 - a_4 = k$($N - k$ 通り)→ $(N-k)^2$ 通り
  • $d = -k < 0$ のとき:同様に $(N-k)^2$ 通り

ステップ③ 合計を計算する:

$$\text{場合の数} = N^2 + 2\sum_{k=1}^{N-1}(N-k)^2 = N^2 + 2\sum_{j=1}^{N-1} j^2$$
$$= N^2 + 2 \cdot \frac{(N-1)N(2N-1)}{6} = N^2 + \frac{N(N-1)(2N-1)}{3}$$
$$= \frac{3N^2 + N(N-1)(2N-1)}{3} = \frac{N(3N + (N-1)(2N-1))}{3} = \frac{N(2N^2+1)}{3}$$

($3N + (N-1)(2N-1) = 3N + 2N^2 - 3N + 1 = 2N^2 + 1$ に注意)

ステップ④ 確率を求める:

$$P = \frac{N(2N^2+1)/3}{N^4} = \boxed{\frac{2N^2+1}{3N^3}}$$

【解法ステップ:(4) $P_4=O$ かつ面積 $=2^m$ となる確率($N=2^m$)】

ステップ① $P_4 = O(0,0)$ の条件は (1) より $a_1 = a_3,\ a_2 = a_4$:

4点の座標は

$$P_1(a_1, 0),\quad P_2(a_1, a_2),\quad P_3(0, a_2),\quad P_4(0, 0)$$

ステップ② 四角形 $P_1P_2P_3P_4$ の形を確認する:

  • $P_1(a_1, 0),\


👨‍🏫 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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