愛媛大学/2026年度/前期

4愛媛大学 2026年 数学 第4問解答・解説

極限微分法積分法場合の数と確率平面上の曲線と複素数平面

1問題

愛媛大学2026年度第4問
次の □\square に適する数を、解答用紙の指定のところに記入せよ。

(1) 曲線 x26+y23=1\dfrac{x^{2}}{6}+\dfrac{y^{2}}{3}=1 上の点 P(a,b)P(a,b) における接線の傾きが 2 のとき、a=(ア), b=(イ)a=\boxed{\text{(ア)}},\ b=\boxed{\text{(イ)}} である。ただし、a>0a>0 とする。

(2) 時刻 tt における座標が x=12+cos⁡t,y=sin⁡t2+cos⁡tx=\frac{1}{2+\cos t},\qquad y=\frac{\sin t}{2+\cos t} で与えられる点 P(x,y)P(x,y) の運動について、時刻 t=π2t=\dfrac{\pi}{2} における点 PP の速度を v⃗=(p,q)\vec{v}=(p,q) とすると、p=(ウ), q=(エ)p=\boxed{\text{(ウ)}},\ q=\boxed{\text{(エ)}} である。

(3) 原点 OO から出発して数直線上を動く点 PP がある。点 PP は、さいころをひとつ投げて、2 以下の目が出たら +1+1 だけ移動し、3 以上の目が出たら −1-1 だけ移動する。

(i) さいころを2回投げ終わったとき、点 PP が原点 OO にある確率は (オ)\boxed{\text{(オ)}} である。

(ii) さいころを4回投げ終わったとき、点 PP が原点 OO 以外の点にある確率は (カ)\boxed{\text{(カ)}} である。

(4) ∫01e2xe2x+1 dx=(キ)\displaystyle\int_{0}^{1}\frac{e^{2x}}{e^{2x}+1}\,dx=\boxed{\text{(キ)}} である。

(5) f(x)=19−x2f(x)=\dfrac{1}{\sqrt{9-x^{2}}} とするとき、f′(1)=(ク)f'(1)=\boxed{\text{(ク)}} である。また、f(x)f(x) は x=(ケ)x=\boxed{\text{(ケ)}} のとき最小値をとる。さらに、曲線 y=f(x)y=f(x) と直線 y=f(5)y=f(\sqrt{5}) で囲まれた図形を yy 軸のまわりに1回転してできる回転体の体積は (コ)\boxed{\text{(コ)}} である。

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
  • (1)
    a=433, b=−33a=\frac{4\sqrt{3}}{3},\ b=-\frac{\sqrt{3}}{3}。
  • (2)
    p=q=14p=q=\frac14。
  • (3)
    (i) 49\frac49, (ii)1927\frac{19}{27}。
  • (4)
    12log⁡(e2+12)\frac12\log\left(\frac{e^2+1}{2}\right)。
  • (5)
    f′(1)=232f'(1)=\frac{\sqrt{2}}{32}、最小値13\frac13はx=0x=0、回転体体積π2\frac\pi2。

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

(1) 楕円を陰関数微分すると
x3+2y3y′=0,y′=−x2y. \frac{x}{3}+\frac{2y}{3}y'=0,\qquad y'=-\frac{x}{2y}.
傾きが2なのでa=−4ba=-4b。これを楕円の式に代入すると3b2=13b^2=1。a>0a>0よりb<0b<0を選び、
a=433,b=−33. a=\frac{4\sqrt3}{3},\qquad b=-\frac{\sqrt3}{3}.
代入すると楕円の左辺は8/9+1/9=18/9+1/9=1、接線傾きは22で条件を満たす。

(2) 座標を時刻で微分すると
dxdt=sin⁡t(2+cos⁡t)2,dydt=cos⁡t(2+cos⁡t)+sin⁡2t(2+cos⁡t)2. \frac{dx}{dt}=\frac{\sin t}{(2+\cos t)^2},\qquad \frac{dy}{dt}=\frac{\cos t(2+\cos t)+\sin^2t}{(2+\cos t)^2}.
t=π/2t=\pi/2では両方とも1/41/4だから(p,q)=(1/4,1/4)(p,q)=(1/4,1/4)。

(3) 1回ごとに+1+1となる確率は1/31/3、−1-1となる確率は2/32/3。独立な移動である。

(i) 2回後に原点にいるには各方向へ1回ずつ進む。従って確率は2(1/3)(2/3)=4/92(1/3)(2/3)=4/9。

(ii) 4回後に原点にいるには各方向へ2回ずつ進む。確率は4C2(1/3)2(2/3)2=8/27{}_{4}\mathrm{C}_{2}(1/3)^2(2/3)^2=8/27。従って原点以外にいる確率は1−8/27=19/271-8/27=19/27。

(4) ddxlog⁡(e2x+1)=2e2xe2x+1\frac{d}{dx}\log(e^{2x}+1)=\frac{2e^{2x}}{e^{2x}+1}より
∫01e2xe2x+1 dx=12[log⁡(e2x+1)]01=12log⁡e2+12. \int_0^1\frac{e^{2x}}{e^{2x}+1}\,dx=\frac12\left[\log(e^{2x}+1)\right]_0^1 =\frac12\log\frac{e^2+1}{2}.

(5) f(x)=(9−x2)−1/2f(x)=(9-x^2)^{-1/2}なので
f′(x)=x(9−x2)3/2,f′(1)=183/2=232. f'(x)=\frac{x}{(9-x^2)^{3/2}},\qquad f'(1)=\frac{1}{8^{3/2}}=\frac{\sqrt2}{32}.
9−x29-x^2はx=0x=0で最大だからffはそこで最小値1/31/3をとる。

f(5)=1/2f(\sqrt5)=1/2。囲まれた部分では1/3≦y≦1/21/3\leqq y\leqq1/2であり、水平断面は
y=19−x2よりx2=9−1y2. y=\frac1{\sqrt{9-x^2}}\quad\text{より}\quad x^2=9-\frac1{y^2}.
この断面はx=0x=0を含むため、回転後の断面は半径9−1/y2\sqrt{9-1/y^2}の円板である。よって
V=π∫1/31/2(9−1y2)dy=π[9y+1y]1/31/2=π2. V=\pi\int_{1/3}^{1/2}\left(9-\frac1{y^2}\right)dy =\pi\left[9y+\frac1y\right]_{1/3}^{1/2}=\frac\pi2.

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

  • 陰関数微分
  • 媒介変数の微分
  • 二項確率
  • 対数の積分
  • 断面積の積分

答えと解答は AI で作成したものです。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

愛媛大学の数学を、過去 10 年分まとめて解けるものがあったら使いたいですか?

次にやること

同じ年度の次の問題第5問へ進む図形と方程式・数列・三角関数・ベクトル

愛媛大学のほかの年度