埼玉医科大学/2023年度/前期

1埼玉医科大学 2023年 数学 第1問解答・解説

二次関数図形の性質ベクトル

難易度必答 レベル 3/10 目安 10分編集部の評価

対象医学部医学科

1問題

埼玉医科大学2023年度第1問
次の問い(問1、2)の各枠に当てはまる符号または数字をマークせよ。

問1 a, b, pa,\,b,\,p を正の整数とし、f(x)=ax2−px+bf(x)=ax^{2}-px+b とする。y=f(x)y=f(x) のグラフが2点 (3, 11)(3,\,11)、(−3, 35)(-3,\,35) を通るとき、p=1p=\boxed{1} である。そのときに、−1≦x≦2-1\leqq x\leqq2 における f(x)f(x) の最大値が11、最小値が3であるなら、a=2a=\boxed{2}、b=3b=\boxed{3} である。

問2 平面上の △ABC\triangle\mathrm{ABC} において辺ABを m:nm:n に外分する点をP、辺BCを 2:52:5 に内分する点をQ、辺ACを 3:13:1 に内分する点をRとする。3点P, Q, Rが一直線上にあるとき、
mn=456 \dfrac{m}{n}=\dfrac{\boxed{4}\boxed{5}}{\boxed{6}}
であり、
PRPQ=789 \dfrac{\mathrm{PR}}{\mathrm{PQ}}=\dfrac{\boxed{7}\boxed{8}}{\boxed{9}}
である。

出典:埼玉医科大学 2023年度 前期 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
  • 問1
    p=4p=4、a=2a=2、b=5b=5
  • 問2
    mn=152\dfrac{m}{n}=\dfrac{15}{2}、PRPQ=218\dfrac{\mathrm{PR}}{\mathrm{PQ}}=\dfrac{21}{8}

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

問1 は2点の条件の差から pp、和から 9a+b=239a+b=23。軸 x=2ax=\dfrac{2}{a} の位置で最大・最小を調べ、aa を小さい順に試す。問2 はメネラウスの定理で比を出し、長さの比はベクトルで求める。

解答

問1 f(3)=9a−3p+b=11f(3)=9a-3p+b=11、f(−3)=9a+3p+b=35f(-3)=9a+3p+b=35 より p=4p=4、9a+b=239a+b=23。b>0b>0 なので a=1a=1 または 22。
a=1a=1(b=14b=14):軸 x=2x=2 で、−1≦x≦2-1\leqq x\leqq2 の最大値は f(−1)=19f(-1)=19 となり不適。
a=2a=2(b=5b=5):軸 x=1x=1 で最小値 f(1)=3f(1)=3、最大値 f(−1)=11f(-1)=11。適する。
よって a=2a=2、b=5b=5。

問2 メネラウスの定理より APPB⋅BQQC⋅CRRA=1\dfrac{\mathrm{AP}}{\mathrm{PB}}\cdot\dfrac{\mathrm{BQ}}{\mathrm{QC}}\cdot\dfrac{\mathrm{CR}}{\mathrm{RA}}=1、すなわち mn⋅25⋅13=1\dfrac{m}{n}\cdot\dfrac{2}{5}\cdot\dfrac{1}{3}=1、mn=152\dfrac{m}{n}=\dfrac{15}{2}。
Aを始点とし b⃗=AB→\vec{b}=\overrightarrow{\mathrm{AB}}、c⃗=AC→\vec{c}=\overrightarrow{\mathrm{AC}} とすると
AP→=1513b⃗,AQ→=5b⃗+2c⃗7,AR→=34c⃗. \overrightarrow{\mathrm{AP}}=\dfrac{15}{13}\vec{b},\quad \overrightarrow{\mathrm{AQ}}=\dfrac{5\vec{b}+2\vec{c}}{7},\quad \overrightarrow{\mathrm{AR}}=\dfrac{3}{4}\vec{c}.
PQ→=−4091b⃗+27c⃗\overrightarrow{\mathrm{PQ}}=-\dfrac{40}{91}\vec{b}+\dfrac{2}{7}\vec{c}、PR→=−1513b⃗+34c⃗\overrightarrow{\mathrm{PR}}=-\dfrac{15}{13}\vec{b}+\dfrac{3}{4}\vec{c} で、c⃗\vec{c} の係数を比べて PR→=218PQ→\overrightarrow{\mathrm{PR}}=\dfrac{21}{8}\overrightarrow{\mathrm{PQ}}(b⃗\vec{b} の係数も 218⋅(−4091)=−1513\dfrac{21}{8}\cdot\left(-\dfrac{40}{91}\right)=-\dfrac{15}{13} で合う)。よって PRPQ=218\dfrac{\mathrm{PR}}{\mathrm{PQ}}=\dfrac{21}{8}。

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

  • 軸の位置で場合分け
  • メネラウスの定理
  • ベクトルで長さの比

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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