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日本大学/2015年度/A方式2/8

日本大学 2015年 数学 第2問解答・解説

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1問題

日本大学2015年度第2問

(1) 不等式 log⁡3(2x+3)>log⁡9(5x2+5x+15)\log_{3}(2x+3)>\log_{9}(5x^{2}+5x+15) を解くと,20<x<21\boxed{20}<x<\boxed{21}である。   (2) kkを正数とする。直線y=16x+k\displaystyle y=\frac{1}{6}x+kと曲線 x2+y2−12x−2y+33=0x^{2}+y^{2}-12x-2y+33=0 が接するとき, k=222324\displaystyle k=\frac{\sqrt{\boxed{22}\boxed{23}}}{\boxed{24}} である。   (3) 自然数nnに対して数列{an}\{a_n\}を, an=12n(n2−23n−48)\displaystyle a_n=\frac{1}{2^{n}}(n^{2}-23n-48) により定める。数列{an}\{a_n\}の最大値を与えるnnのうち,最大のものはn=2526n=\boxed{25}\boxed{26}である。   (4) 5種類の数字1,2,3,4,5から重複を許して4個の数字を選び4桁の整数を作る。作られた整数の千の位の数字をxx,百の位の数字をyy,十の位の数字をzz,一の位の数字をwwとするとき,x≦y≦z≦wx\leq y\leq z\leq wとなる場合の数は全部で2728\boxed{27}\boxed{28}通りである。

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

2解答

解答を見る答えはこの解答の中にあります

(1) 真数条件はx>−3/2x>-3/2(もう一方の二次式は常に正)。底を3に統一すると(2x+3)2>5x2+5x+15(2x+3)^2>5x^2+5x+15、すなわち(x−1)(x−6)<0(x-1)(x-6)<0。よって1<x<61<x<6。 (2) 円は(x−6)2+(y−1)2=4(x-6)^2+(y-1)^2=4。中心と直線x−6y+6k=0x-6y+6k=0の距離は6k/376k/\sqrt{37}。接する条件6k/37=26k/\sqrt{37}=2よりk=37/3k=\sqrt{37}/3。 (3) an+1−an=−n2+25n+262n+1=−(n−26)(n+1)2n+1.\displaystyle a_{n+1}-a_n=\frac{-n^2+25n+26}{2^{n+1}}=-\frac{(n-26)(n+1)}{2^{n+1}}. n<26n<26で増加、n=26n=26では同値、n>26n>26で減少するので最大値を与えるのはn=26,27n=26,27。求める最大のnnは27。 (4) x,y+1,z+2,w+3x,y+1,z+2,w+3は1〜8の相異なる4整数を小さい順に並べたものに一対一対応する。従って(84)=70\displaystyle \binom84=70通り。 空欄20=1、21=6、22=3、23=7、24=3、25=2、26=7、27=7、28=0。

この問題で使う考え方

  • 底の統一
  • 点と直線の距離
  • 隣接差
  • 重複組合せ

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