秋田大学/2023年度

1秋田大学 2023年 数学 第1問解答・解説

図形と計量いろいろな式データの分析

難易度必答 レベル 2/10 目安 15分編集部の評価

対象教育文化・理工など医学科は解かない

1問題

秋田大学2023年度第1問
次の問いに答えなさい。

(i) AB=8\mathrm{AB}=8、BC=6\mathrm{BC}=6、CA=7\mathrm{CA}=7 の △ABC\triangle\mathrm{ABC} において、辺 AC\mathrm{AC} について点 B\mathrm{B} と対称な点を B′\mathrm{B}' とする。四角形 ABCB′\mathrm{ABCB}' の対角線 BB′\mathrm{BB}' の長さを求めなさい。

(ii) (x+12)6(x−12)6\left(x+\dfrac{1}{2}\right)^{6}\left(x-\dfrac{1}{2}\right)^{6} を展開したときの x8x^{8} の係数を求めなさい。

(iii) 生徒 15 人の 10 点満点で実施した漢字テストの点数について、平均値が 6 点、分散が 2 であった。その後、ほかの生徒 5 人に対して、同じテストを追加で実施したところ、次のような点数となった。
5,3,9,7,6(点) 5,\quad 3,\quad 9,\quad 7,\quad 6\quad(\text{点})
この生徒 20 人のテストの点数の分散を求めなさい。

出典:秋田大学 2023年度 数学 第1問

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • (i)
    3153\sqrt{15}
  • (ii)
    1516\dfrac{15}{16}
  • (iii)
    52\dfrac{5}{2}

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

(i) の BB′\mathrm{BB}' は AC\mathrm{AC} に垂直で、長さは B\mathrm{B} から AC\mathrm{AC} までの距離の 2 倍。距離は面積から求める。(ii) はまとめて (x2−14)6\left(x^{2}-\dfrac{1}{4}\right)^{6} とする。(iii) は「2 乗の平均 − 平均の 2 乗」を使い、15 人の 2 乗の和を復元する。

解答

(i)

BB′\mathrm{BB}' は AC\mathrm{AC} と垂直に交わり、その交点で 2 等分されるから、BB′\mathrm{BB}' は B\mathrm{B} から AC\mathrm{AC} までの距離 hh の 2 倍である。ヘロンの公式(s=212s=\dfrac{21}{2})より
△ABC=212⋅92⋅72⋅52=21154. \triangle\mathrm{ABC}=\sqrt{\dfrac{21}{2}\cdot\dfrac{9}{2}\cdot\dfrac{7}{2}\cdot\dfrac{5}{2}}=\dfrac{21\sqrt{15}}{4}.
12⋅7⋅h=21154\dfrac{1}{2}\cdot7\cdot h=\dfrac{21\sqrt{15}}{4} より h=3152h=\dfrac{3\sqrt{15}}{2}、よって BB′=315\mathrm{BB}'=3\sqrt{15}。

(ii)

(x+12)6(x−12)6=(x2−14)6\left(x+\dfrac{1}{2}\right)^{6}\left(x-\dfrac{1}{2}\right)^{6}=\left(x^{2}-\dfrac{1}{4}\right)^{6} で、x8=(x2)4x^{8}=(x^{2})^{4} の係数は
6C4(−14)2=1516. {}_{6}\mathrm{C}_{4}\left(-\dfrac{1}{4}\right)^{2}=\dfrac{15}{16}.

(iii)

15 人の点数の和は 15⋅6=9015\cdot6=90、2 乗の和は 15(2+62)=57015(2+6^{2})=570。追加の 5 人の和は 3030、2 乗の和は 25+9+81+49+36=20025+9+81+49+36=200。20 人では、和が 120120、2 乗の和が 770770 だから、平均値は 66 で、分散は
77020−62=772−36=52. \dfrac{770}{20}-6^{2}=\dfrac{77}{2}-36=\dfrac{5}{2}.

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • ヘロンの公式
  • 二項定理
  • 分散の公式

答えと解答は編集部が AI で作成したもので、大学が公表したものではありません。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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