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横浜市立大学/2019年度/前期

横浜市立大学 2019年 数学 第I問解答・解説

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1問題

横浜市立大学2019年度第I問

以下の問いに答えなさい。ただし,解答のみを解答用紙の所定の欄に記入しなさい。   (1) 正の約数の個数が10個である2桁の自然数をすべて求めなさい。   (2) 漸化式 an+1=an2nan+3,a1=1\displaystyle a_{n+1}=\frac{a_{n}}{2na_{n}+3},\qquad a_{1}=1 で定められる数列 ana_{n} の一般項を nn の式で表しなさい。ただし,nn は1以上の自然数とします。   (3) 1tan⁡π24−2−3−6\displaystyle \frac{1}{\tan\frac{\pi}{24}}-\sqrt{2}-\sqrt{3}-\sqrt{6} は整数です。その値を求めなさい。   (4) b,cb,c を実数とし,f(x)=x2+bx+cf(x)=x^{2}+bx+c とします。また,g(x)g(x) を {g(x)=−1(x≦−1 のとき),g(x)=x(x>−1 のとき)\begin{cases} g(x)=-1 & (x\leq -1\text{ のとき}),\\ g(x)=x & (x>-1\text{ のとき}) \end{cases} と定めます。y=f(x)y=f(x) と y=g(x)y=g(x) のグラフが異なる2点で接するとき,bb と cc の値を求めなさい。

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) 約数が10個となる型は p9p^9 または p4qp^4q(異なる素数)。2桁条件から 24⋅3=482^4\cdot3=48 と 24⋅5=802^4\cdot5=80。

(2) bn=1/anb_n=1/a_n と置くと b1=1b_1=1、bn+1=3bn+2nb_{n+1}=3b_n+2n。帰納法で bn=(5⋅3n−1−2n−1)/2b_n=(5\cdot3^{n-1}-2n-1)/2、よって an=2/(5⋅3n−1−2n−1)a_n=2/(5\cdot3^{n-1}-2n-1)。

(3) 二倍角と加法定理から cot⁡(π/24)=2+2+3+6\cot(\pi/24)=2+\sqrt2+\sqrt3+\sqrt6。指定された差は 22。

(4) 2つの接線条件を二次方程式の重解条件で表すと b2−4(c+1)=0b^2-4(c+1)=0 と (b−1)2−4c=0(b-1)^2-4c=0。解は b=5/2,c=9/16b=5/2,c=9/16。接点 −5/4,−3/4-5/4,-3/4 はそれぞれ枝の定義域に入る。

**答え**:(1) 48,8048,80。(2) an=2/(5⋅3n−1−2n−1)a_n=2/(5\cdot3^{n-1}-2n-1)。(3) 22。(4) b=5/2,c=9/16b=5/2,c=9/16。

この問題で使う考え方

  • 素因数分解と約数個数
  • 逆数変換と漸化式
  • 加法定理と二倍角
  • 判別式による接線条件
  • 区分関数の枝の定義域確認

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