数学の重要例題 解答編

問題 1 の解答例(目次に戻る

 (1) 与式=1/x−1/(x+1)+1/(x+1)−1/(x+2)+1/(x+2)

                              −1/(x+3)+1/(x+3)−1/(x+4)

       =1/x−1/(x+4)=4/x(x+4)

 (2) 条件より、 y=1−1/z=(z−1)/z 、 x=−1/(z−1) なので、

      xyz+1=−1/(z−1)・(z−1)/z・z+1=0  (終)

問題 2 の解答例(目次に戻る

(1) 与式=−1/6

(2) 与式=9  (終)

問題 3 の解答例(目次に戻る

(1) 与式=(−1)/2

(2) x≧1 のとき、 与式=x−√(x2ー1)
    x≦−1 のとき、 与式=√(x2ー1)−x   (終)

問題 4 の解答例(目次に戻る

(1) x2+1/x2=(x−1/x)2+2=3

   (x+1/x)2=(x−1/x)2+4=5 より、 x+1/x=

(2) x=(+1)/2 より、 x2−x−1=0

   このとき、 x5−x3+x=(x2−x−1)(x3+x2+x+2)+4x+2=2+4  (終)

問題 5 の解答例(目次に戻る

(1) F(x) を x2−4x−12 で割ったときの余りは、 −2x+2

(2) F(x) = 2x3−3x2+4x+5  (終)


問題 6 の解答例(目次に戻る

(1) α+β=2 、αβ=5 より、
   (イ) α3+β3=(α+β)3−3αβ(α+β)=8−30=−22
   (ロ) α2−β2=(α+β)(α−β)=±(α+β)√{(α+β)2−2αβ}=±8i

(2) α+β=2 、αβ=a より、 α2+2αβ+β2=4
  よって、 1+2a=4 より、 a=3/2  (終)

問題 7 の解答例(目次に戻る

(1) (イ) 解は、 1、−2、(5±√21)/2
    (ロ) 解は、 (−1±i√15)/4、(3±√5)/2

      ※ 平成22年2月8日付けで、H.N.さんより質問があった。

        (ロ)は相反方程式で解法はよく知られている。すなわち、両辺を、x2 で割って、
        x+1/x=t とおくと、  2t2−5t−3=0 を得る。
        因数分解して、(2t+1)(t−3)=0 から、 (2x2+x+2)(x2−3x+1)=0 が
        得られるので、後は解の公式で解を求めればよい。

(2) 他の解は、 5/2、−3/2、(−1−i)/2  (終)

問題 8 の解答例(目次に戻る

(1) 3x2−10x+2=0

(2) 正しい2次方程式は、 x2+ax+2=0 と書けることから、 a=−3 を得る。
   よって、正しい解は、 1 と 2  (終)

問題 9 の解答例(目次に戻る

(1) α2+β2+γ2=6

(2) 4x−nx2−4n2+n3 を、x2−1 で割ったときの余りは、
    2{1−(−1)}x+2{1+(−1)}−n−4n2+n3
   なので、割り切れるのは、n が偶数で、4−n−4n2+n3=0 のとき
   これを解いて、 n=4、1、−1 条件より、n≧2 なので、 n=4  (終)

問題 10 の解答例(目次に戻る

(1) ( x , y )=( 1/3 , −1/3 )、( 3/7 , −1/7 )

(2) ( x , y )=( 0 , 0 )、( 8 , 8 )、
           ( 2+2 , 2−2 )、( 2−2 , 2+2 )  (終)

問題 11 の解答例(目次に戻る

(1) √(x2−2x+8)=A とおくと、 A=√{(x−1)2+7}≧√7 である。
   このとき、 A2−8+6A=21 より、 A2+6A−29=0
    A≧√7 なので、 A=−3+√38(>0)
   よって、 x2−2x+8=(−3+√38)2 より、 x2−2x−39+6√38=0
    したがって、 x=1±√(40−6√38)

(2) 1/(x−1)+1/(x+1)=a の分母を払って、 ax2−2x−a=0
   この方程式は、分数方程式の分母を 0 にする x=±1 を解に持たない。
    よって、求める解は、
     a=0 のとき、 x=0
     a≠0 のとき、 解の公式より、 x={1±√(1+a2)}/a  (終)

問題 12 の解答例(目次に戻る

(1) ( x , y )=( ±2 , ±1 )、( ±13(√11)/22 , ±3(√11)/22 )
                                              (複号同順)
(2) ( x , y , z )=( ±4 , ±3 , ±5 )  (複号同順)   (終)

問題 13 の解答例(目次に戻る

(1) (x−1)2+(y−1)2+(z−1)2=0 より明らか。

(2) (x+y)(y+z)(z+x)=0   (終)

問題 14 の解答例(目次に戻る

(1) −1/2< x ≦2−

(2) a<−2、a>2 のとき、
     x<{−a−√(a2−4)}/2 、x>{−a+√(a2−4)}/2

   a=±2 のとき、±1以外の全ての実数

   −2<a<2 のとき、 全ての実数   (終)

問題 15 の解答例(目次に戻る

(1) x<1−√10 、x>1+√10

(2) x<3 、x>4   (終)

問題 16 の解答例(目次に戻る

(1) (a+b+c)2−3=a2+b2+c2−ab−bc−ca
              ={(a−b)2+(b−c)2+(c−a)2}/2≧0 より明らか。

(2) a4+b4+c4−2(a22+b22+c22
   =(a2−b2−c22−4b22
   =(a2−b2−c2+2bc)(a2−b2−c2−2bc)
   =(a+b−c)(a−b+c)(a+b+c)(a−b−c)
  ここで、a、b、c は三角形の3辺であるので、
    a+b−c>0 、a−b+c>0 、a+b+c>0 、a−b−c<0
  よって、 a4+b4+c4<2(a22+b22+c22)   (終)

問題 17 の解答例(目次に戻る

(1) cosθ=±4/5 、tanθ=±3/4 (復号同順)

(2) (イ) sinθ+cosθ=−(+1)/2

  (ロ) (cos2θ)/(1−tanθ)+(sin2θ)/(1−1/tanθ)=(+4)/4   (終)


問題 18 の解答例(目次に戻る

(1) (イ) θ=210°、330°
    (ロ) θ=52.5°、82.5°、232.5°、262.5°

(2) (イ) 0°≦θ<210°、330°<θ≦360°
    (ロ) 0°≦θ<60°、120°<θ<240°、300°<θ≦360°   (終)

問題 19 の解答例(目次に戻る

(1) 軸の方程式は、 x=2 、頂点の座標は、(2,0)

(2) y=−3x2+4   (終)

問題 20 の解答例(目次に戻る

(1) a=−1 、b=6

(2) a=1 、b=−2   (終)

問題 21 の解答例(目次に戻る

(1) 最大値 9/4 最小値 0

(2) θ=−π/6 のとき、最大値 3  θ=π/2 のとき、最小値 3/2   (終)

問題 22 の解答例(目次に戻る

(1) 最大値 4 (x=y=2 のとき)

(2) 最小値 4 (x= 、y=2/ のとき)   (終)

問題 23 の解答例(目次に戻る

(1) 弧の長さ=4π(cm) 、面積=36π(cm2

(2) θ≠2nπ+π/2 (n は整数)のとき、 異なる2つの実数解を持つ。
   θ=2nπ+π/2 (n は整数)のとき、 重解を持つ。   (終)

問題 24 の解答例(目次に戻る

(1) 最大値 4 (x=0 のとき) 、最小値 0 (x=2 のとき)

(2) 最小値 3 (x=1 、y=2 のとき)   (終)

問題 25 の解答例(目次に戻る

(1) (−π/2)r2

(2) x=y=π/6   (終)

問題 26 の解答例(目次に戻る

(1) y=x−4 、 x=−1

(2) 最大値 3 (x=1 のとき)
    最小値 1/3 (x=−1 のとき)   (終)

問題 27 の解答例(目次に戻る

(1) (6,0)

(2) 最大値 0 (x=1 のとき)
    最小値 8/3 (x=3 のとき)   (終)

問題 28 の解答例(目次に戻る

(1) (−3,−7)

(2) (略・・・座標計算やベクトル利用などいろいろあります!)   (終)

問題 29 の解答例(目次に戻る

(1) (イ) 3x−2y+19=0   (ロ) x−2y=1

(2) (イ) a=2、1        (ロ) 定められない   (終)

問題 30 の解答例(目次に戻る

(1) a≦1

(2) a=2   (終)

問題 31 の解答例(目次に戻る

(1) (−4,0) 、(8/3,0)

(2) (1/k,1/k)   (終)

問題 32 の解答例(目次に戻る

(1) (−1,−1)

(2) y=(2+)x/4−/2 、y=(2−)x/4+/2 =2   (終)

問題 33 の解答例(目次に戻る

(1) 1

(2) 2/5   (終)

問題 34 の解答例(目次に戻る

(1) −3/2

(2) 略   (終)

問題 35 の解答例(目次に戻る

(1) 2y−x−2=0

(2) ABを弦として、∠AQB=π/4 である円周のうちで、円周上の点Tに対して、
   ∠TAB=∠Rの内部。   (終)

問題 36 の解答例(目次に戻る

(1) 1/6

(2) 略   (終)

問題 37 の解答例(目次に戻る

(1) (イ) x−2y=3   (ロ) x+5y+18=0

(2) (イ) (x−a)2+(y+a−5)2=2a2−2a+25

    (ロ) (x+1)2+(y−6)2=29 、(x−9)2+(y+4)2=169   (終)

問題 38 の解答例(目次に戻る

(1) 最大値 4 (x=100 のとき) 、 最小値 なし

(2) x=2 、y=4   (終)

問題 39 の解答例(目次に戻る

(1) 42桁

(2) 1 、10^(1/3) 、100^(1/3)   (終)

問題 40 の解答例(目次に戻る

(1) y=3x2

(2) (y>x2+1)または(x>1、y>2x、y≦x2+1)
   または(x<−1、y>−2x、y≦x2+1)または(y<2x、y<−2x)   (終)

問題 41 の解答例(目次に戻る

(1) m=−

(2) (イ) F(x)=2t2+at−3
   (ロ) −1≦t≦
   (ハ) 0<a≦4 のとき、最大値 1+a 、 最小値 −(a2+24)/8
       a>4 のとき、最大値 1+a 、 最小値 −a−1      (終)

問題 42 の解答例(目次に戻る

(1)(イ) a=2n−1 、S=n2
  (ロ) a=3・2 、S=3・2n+1−6

(2) a2−b2   (終)

問題 43 の解答例(目次に戻る

(1) 最大値 2 (x=11π/6 のとき) 、最小値 −2 ( x=5π/6 のとき)

(2) 1   (終)

問題 44 の解答例(目次に戻る

(1) n(6n2−3n+1)/2

(2) x≠1 のとき、 {nxn+1−(n+1)x+1}/(1−x)2
    x=1 のとき、 n(n+1)/2    (終)

問題 45 の解答例(目次に戻る

(1) (イ) θ=π/4、3π/4、5π/4、7π/4、2π/3、4π/3
   (ロ) x=y=π/6

(2) 0<x<π、0<y<π、π<x+y<2π、x−y≠0    (終)

問題 46 の解答例(目次に戻る

(1) (イ) (n2−n+2)/2
   (ロ) n(n2+5)/6

(2) 2−1    (終)

問題 47 の解答例(目次に戻る

(1) 1

(2) (イ)              (ロ) k<−4 、 k≧0  (終)
       

問題 48 の解答例(目次に戻る

(1) BC=CAである二等辺三角形 または ∠C=90°の直角三角形

(2)   (→ 詳解と別解は、こちら

問題 49 の解答例(目次に戻る

(1) 9/50

(2) n(n+1)(n−1)(3n+2)/24

問題 50 の解答例(目次に戻る

(1) 偏角は、−5π/6  絶対値は、2/3

(2) (イ) cos(±π/3)+i・sin(±π/3)  (復号同順)

   (ロ) P=−1/3 、Q=2/3  (終)

問題 51 の解答例(目次に戻る

(1) 3

(2) (イ) x>1 のとき、f(x)=4/x 、x=1 のとき、f(x)=4/3

      0≦x<1 のとき、f(x)=0

   (ロ) 略  (終)

問題 52 の解答例(目次に戻る

(1) (イ) 中心 −i 、半径 3 の円

   (ロ) 中心 −3 、半径 2 の円

(2) 長方形 特に、a=1のとき、正方形  (終)

問題 53 の解答例(目次に戻る

(1) 和 8/3

(2) a=7 、b=5 、c=3  (終)

問題 54 の解答例(目次に戻る

(1) +(2+)i 、−+(2−)i

(2) A=60°、B=90°、C=30°の三角形  (終)

問題 55 の解答例(目次に戻る

(1) (イ) 1/3   (ロ) 4

(2) a=4 、b=8  (終)

問題 56 の解答例(目次に戻る

(1) 四角形ACDFが平行四辺形となることから明らか。

(2) OAOB 、OC=3−2OD=5−4 とおく。
  このとき、AC=−2ABAD=−4AB から明らか。  (終)



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