第1問
次の に適する数または式を、解答用紙の同じ記号の付いた
の中に記入せよ。
(1) 2次方程式 $\small\sf{\begin{align*} \sf 3x^2-(1+2\sqrt2)x+\alpha=0\end{align*}}$ の2つの解が
$\small\sf{\begin{align*}\sf \cos\theta\ ,\ \sin\theta\ \ \ \left(0\lt\theta\lt\frac{\pi}{4}\right)\end{align*}}$ で書けるとする。解と係数の関係より
$\small\sf{\cos\theta+\sin\theta}$ = ア であり、$\small\sf{\cos\theta\sin\theta}$ = イ となる。
これより$\small\sf{\alpha}$ = ウ となり、$\small\sf{\cos\theta}$ = エ 、$\small\sf{\sin\theta}$ = オ
となる。
(2) 曲線C1:y=log2xとx軸との交点の座標は( カ ,0)であり、
曲線C2:y=log4(x+2)とy軸との交点の座標は(0, キ )
である。また曲線C1とC2の交点の座標は( ク , ケ )
である。曲線C1と曲線C2とx軸およびy軸で囲まれる部分の面積
は コ である。
--------------------------------------------
【解答】
ア $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{1+2\sqrt2}{3}\end{align*}}$ イ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{\alpha}{3}\end{align*}}$ ウ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{2\sqrt2}{3}\end{align*}}$ エ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{2\sqrt2}{3}\end{align*}}$ オ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{1}{3}\end{align*}}$
カ 1 キ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{1}{2}\end{align*}}$ ク 2 ケ 1 コ 1
【解説】 (1)
$\scriptsize{\sf 3x^2-(1+2\sqrt2)x+\alpha=0}$ ・・・・① の2解が
$\scriptsize\sf{\cos\theta}$ と$\scriptsize\sf{\sin\theta}$ なので、解と係数の関係より
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \cos \theta+\sin\theta=\underline{\ \frac{1+2\sqrt2}{3}\ \ }\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \cos \theta\sin\theta=\underline{\ \frac{\alpha}{3}\ \ }\end{align*}}$ .
これらより、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \left(\cos \theta+\sin\theta\right)^2=\cos^2 \theta+\sin^2\theta+2\cos \theta\sin\theta\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \ \ \Leftrightarrow\ \ \left(\frac{1+2\sqrt2}{3}\right)^2=1+2\cdot\frac{\alpha}{3}\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \ \ \Leftrightarrow\ \ \underline{\ \alpha=\frac{2\sqrt2}{3}\ \ }\end{align*}}$ .
このとき①は、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf 3x^2-(1+2\sqrt2)x+\frac{2\sqrt2}{3}=0\end{align*}}$
となり、これを解くと、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf x=\frac{1}{3}\ ,\ \frac{2\sqrt2}{3}\end{align*}}$ .
ここで、$\scriptsize{\sf 0\lt x\lt\pi/4}$ より、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf 0<\sin x<\frac{1}{\sqrt2}<\cos x<1\end{align*}}$
なので、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \underline{\ \cos \theta=\frac{2\sqrt2}{3}\ ,\ \sin \theta=\frac{1}{3}\ \ }\end{align*}}$
(2)
C1:y=log2x にy=0を代入すると、
log2x=0 ⇔ x=1
となるので、C1とx軸との交点は (1,0) .
C2:y=log4(x+2) にx=0を代入すると、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf y=\log_4 2=\frac{1}{2}\end{align*}}$
となるので、C2とy軸の交点は $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \underline{\ \left(0\ ,\ \frac{1}{2}\right)\ \ }\end{align*}}$ .
また、C1とC2の交点は、2式を連立させると、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \log_2x=\log_4(x+2)\end{align*}}$
となり、これを解くと、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf x=2\ ,\ -1\end{align*}}$ .
真数条件より、x>0 かつ x+2>0 なので、
x=2 であり、このとき、y=log22=1.
よって、2曲線の交点の座標は、(2,1)
2曲線および両軸との位置関係は右図のように
なるので、これらで囲まれる部分の面積をSと
すると、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf S=\int_0^2\ \log_4(x+2)\ dx-\int_1^2\ \log_2x\ dx\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\int_0^2\frac{\log(x+2)}{\log4}\ dx-\int_1^2\frac{\log x}{\log 2}\ dx\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\left[\frac{(x+2)\log(x+2)-(x+2)}{\log 4}\right]_0^2-\left[\frac{x\log x-x}{\log2}\right]_1^2\end{align*}}$ .
これを計算すると、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \underline{\ S=1\ \ }\end{align*}}$
となる。
対数の積分は、いちいち部分積分せず、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf {\color{blue}\ \int\ \log x\ dx=x\log x-x+C}\end{align*}}$
と覚えておきましょう。(Cは積分定数)
テーマ:数学 - ジャンル:学問・文化・芸術
- 2012/09/19(水) 23:57:00|
- 大学入試(数学) .関西の私立大学 .同志社大 理系 2012(生命医科)
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