日本大学/2025年度/N方式第1期
IV日本大学 2025年 数学 第IV問解答・解説
指数関数・対数関数二次関数数列場合の数と確率
1問題
日本大学2025年度第IV問
t を正の定数とする。
O を原点とする座標平面上に2つの曲線
C1:y=2x+1, C2:y=4x および直線
ℓ:x=t があり、
ℓ と
C1,C2 の交点をそれぞれ
A,B とするとき、
AB=9999 である。
(1)
2t=282930 である。
(2)
C1,C2 および
ℓ で囲まれた図形を
D とする。ただし、
D は境界線を含むものとする。ここで、
231<282930<231+1 だから、
D に含まれる格子点の座標を
(p,q) とするとき、
p のとりうる値の範囲は
32≦p≦31 である。ただし、格子点とは
x 座標と
y 座標がともに整数である点のことである。
(3) (2)で定めた図形
D に含まれる格子点は
33343536 個である。
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。
2答え
答えを見る自分の答えと照らし合わせる
(2)1≦p≦6
3解答
解答を見る途中式つきの解答
解答
第4問
u=2tとおくと
t>0より
u>1であり、
C1,C2の
x=tにおける縦の距離は
AB=∣u2−2u∣=9999.(1)
1<u<2なら
∣u2−2u∣=1−(u−1)2<1だから不適。
u≧2では
u2−2uは増加し、方程式は
u2−2u=9999であるための必要十分条件は(u−1)2=10000.u≧2に合う解は
u=101だけである。従って
2t=101。
(2) 2曲線の交点は
2x+1=22xより
x=1である。
x>1では
C2が
C1より上にあり、
t=log2101は
26=64<101<128=27から
6<t<7。したがって図形
Dに含まれる格子点の整数
x座標は
1≦p≦6.(3) 各整数
p=1,2,…,6について、境界を含めて整数
qは
2p+1≦q≦22pを満たす。その個数は
22p−2p+1+1であり、
p=1の交点もこの式で1個と数えられる。よって総数は
p=1∑6(22p−2p+1+1)=(4+16+64+256+1024+4096)−(4+8+16+32+64+128)+6=5460−252+6=5214.p=1∑6(22p−2p+1+1)=(4+16+64+256+1024+4096)−(4+8+16+32+64+128)+6=5460−252+6=5214.(1) 101,(2) 1≦p≦6,(3) 5214
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
- 指数関数のグラフ・増減
- 二次方程式とグラフ
- 総和記号と数列の和
- 和の法則
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。
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