日本大学/2026年度/N方式第1期

III日本大学 2026年 数学 第III問解答・解説

いろいろな式指数関数・対数関数

1問題

日本大学2026年度第III問
次の 11〜5454 の1つ1つには、00から99までの数字または負の符号 −- のいずれかが入る。それらを解答用紙の 11〜5454 にマークして答えなさい。ただし、分数はすべて既約分数で答え、負の分数のときは符号を分子につけなさい。また、根号の中の数は最も小さい自然数を用いて答えなさい。 
2x+2−x=32^x+2^{-x}=3 とする。 

(1) 8x+8−x=0180198^x+8^{-x}=\boxed{\phantom{0}}_{\text{18}}\boxed{\phantom{0}}_{\text{19}} である。 

(2) x=log⁡2(020±021022)x=\log_2\left(\frac{\boxed{\phantom{0}}_{\text{20}}\pm\sqrt{\boxed{\phantom{0}}_{\text{21}}}}{\boxed{\phantom{0}}_{\text{22}}}\right) 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)
    8x+8−x=188^x+8^{-x}=18
  • (2)

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

指数を正の変数に置き換え、立方和の恒等式と二次方程式で処理した。対数の底が2なので、正の指数値をそのまま底2の対数に戻した。

解答

(1) a=2x, b=2−xa=2^x,\ b=2^{-x} とおくと a+b=3, ab=1a+b=3,\ ab=1 である。また 8x=a3, 8−x=b38^x=a^3,\ 8^{-x}=b^3 だから、
8x+8−x=a3+b3=(a+b)3−3ab(a+b)=33−3⋅1⋅3=18. 8^x+8^{-x}=a^3+b^3=(a+b)^3-3ab(a+b)=3^3-3\cdot1\cdot3=18.
(2) t=2xt=2^x とおけば t>0t>0 であり、条件は t+1t=3t+\frac1t=3 となる。両辺に tt を掛けて t2−3t+1=0t^2-3t+1=0 を得るから、
t=3±52t=\frac{3\pm\sqrt5}{2} である。どちらも正なので両方が t=2xt=2^x の値として可能であり、
x=log⁡2(3±52) x=\log_2\left(\frac{3\pm\sqrt5}{2}\right)
となる。

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

  • 三次の乗法・因数分解公式
  • 有理数指数と指数法則
  • 対数とその性質
  • 二次方程式の判別式

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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