過去問研究 | 【早慶専門対策】個別指導塾ヒロアカ

2018年慶應義塾大学環境情報数学|過去問徹底研究大問3

2019.09.20

方針の立て方ガウス記号のある数列の問題では基本的には書き出すことから規則性をつかむ．(2)以降は，の値が同じをまとめてみる考え方，即ち，群数列の考え方をする． (1) 実際に書き出すことで解答を得る． (2) 前問で得られた規則性を使う．の値が1つ上がるのはが平方数となるときであることに気付ければ

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方針の立て方

ガウス記号 $\left[\quad\right]$ のある数列の問題では基本的には書き出すことから規則性をつかむ．(2)以降は， $\left[\sqrt{n+1}\right]$ の値が同じ $n$ をまとめてみる考え方，即ち，群数列の考え方をする．
(1)
実際に書き出すことで解答を得る．

(2)
前問で得られた規則性を使う． $\left[\sqrt{n+1}\right]$ の値が1つ上がるのは $n+1$ が平方数となるときであることに気付ければ，後はケアレスミスに注意して考えるのみ．平方数の差を取ると奇数となることは知識として押さえておくとよい．今回も「 $\left[\sqrt{n+1}\right]=m$ となる $n$ は” $2m+1$ ”個」というところで，奇数が出てきている．

(3)
$a_n$ との違いに気づければ，解法を得る． $n$ が奇数のとき $\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]$ は負の値となる．整数や数列の問題では，前問や本問のように偶奇に着目して規則性を見つけることがよくある．

(4)
問題文中ではっきりと言われていないため題意がつかみにくいが，答えの表式が「 $a_n=$ 」となっていることから，一般項を求める問題であるということにまず気付くこと．後は(2)(3)とで群数列として扱ってきたことを踏まえ，群数列の解法を取ればよい．

解答例

(53)(54)…… $19$
(55)(56)…… $-1$
(57)(58)…… $30$
(59)(60)…… $81$
(61)(62)…… $06$
(63)(64)…… $-2$
(65)…… $3$
(66)(67)…… $-3$
(68)(69)…… $05$
(70)(71)…… $06$

解説

(1)
順番に書き出してみると，
$a_2=2$
$a_3=3$
$a_4=5$
$a_5=7$
$a_6=9$
$a_7=11$
$a_8=13$
$a_9=16$
$a_{10}=19$ ……(答)
$b_1=1$
$b_2=0$
$b_3=1$
$b_4=-1$
$b_5=1$
$b_6=-1$
$b_7=1$
$b_8=-1$
$b_9=2$
$b_{10}=-1$ ……(答)
(2)
$n$ と $\left[\sqrt{n+1}\right]$ の関係を以下の表にまとめる．

$n$	$\left(0\right)$	$1$	$2$	$3$	$4$	$5$	$6$	$7$	$8$	$9$	$10$	$11$	$12$	$13$	$14$	$15$	$\cdots$
$\left[\sqrt{n+1}\right]$	$\left(1\right)$	$1$	$1$	$2$	$2$	$2$	$2$	$2$	$3$	$3$	$3$	$3$	$3$	$3$	$3$	$4$	$\cdots$

ここから， $\left[\sqrt{n+1}\right]=1$ となる $n$ は( $n=0$ を含めて)3個あり， $\left[\sqrt{n+1}\right]=2$ となる $n$ は5個あり， $\left[\sqrt{n+1}\right]=3$ となる $n$ は7個あり，……， $\left[\sqrt{n+1}\right]=m$ となる $n$ は $2m+1$ 個あると分かる．
$\left[\sqrt{n+1}\right]$ は数列 $\left\{a_n\right\}$ の階差数列である．よって，
$a_{30}=a_1+1\cdot2+2\cdot5+3\cdot7+4\cdot9+5\cdot6=100$ となる．
数列 $\left\{a_n\right\}$ は明らかに単調増加列であるので，求める $n$ の範囲は， $n\geqq30$ ……(答)

(3)
$n$ と $\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]$ の関係を以下の表にまとめる．

$n$	$\left(0\right)$	$1$	$2$	$3$	$4$	$5$	$6$	$7$	$8$	$9$	$10$	$11$	$12$	$13$	$14$	$15$	$\cdots$
$\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]$	$\left(1\right)$	$-1$	$1$	$-2$	$2$	$-2$	$2$	$-2$	$3$	$-3$	$3$	$-3$	$3$	$-3$	$3$	$-4$	$\cdots$

よって，
$\sum_{n=0}^{2}{\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]}=1$
$\sum_{n=3}^{7}{\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]}=-2$
$\sum_{n=8}^{14}{\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]}=3$
$\vdots$
$\sum_{n=m^2-1}^{\left(m+1\right)^2-2}{\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]}=\left(-1\right)^{m+1}m$
が成り立つと分かる．
$1+\left(-2\right)+3+\left(-4\right)+5+\left(-6\right)+7+\left(-8\right)+9=5$
である．ここで，

$n$	$\cdots$	$77$	$78$	$79$	$80$	$\cdots$
$\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]$	$\cdots$	$-8$	$8$	$-8$	$9$	$\cdots$

であるから， $\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]$ は数列 $\left\{a_n\right\}$ の階差数列であることに注意して，
$b_{80}=b_1+\sum_{n=1}^{79}{\left(-1\right)^n\left[\sqrt{n+1}\right]}=1+0+\left(-2\right)+3+\left(-4\right)+5+\left(-6\right)+7+\left(-8\right)=-4$
$b_{81}=b_{80}+\left(-1\right)^{80}\left[\sqrt{80+1}\right]=-4+9=5$
よって求める $n$ は， $n=81$ ……(答)

(4)
(2)の議論を応用すれば， $\left[\sqrt k\right]=m$ となる自然数 $k$ は $2m+1$ 個あると分かる．よって， $\left[\sqrt k\right]=1,2,3,\cdots,m-1$ となる自然数 $k$ の個数の総数は， $\sum_{k=1}^{m-1}\left(2k+1\right)=m^2-1$ 個と分かる．
よって， $1\leqq k\leqq n$ までの $n$ 個の自然数 $k$ のうち， $\left[\sqrt k\right]=m$ となる $k$ の個数は， $n-\left(m^2-1\right)$ 個あると分かる．
$\therefore a_n=\sum_{k=1}^{m-1}k\left(2k+1\right)+m\left\{n-\left(m^2-1\right)\right\}=\frac{6mn-2m^3-3m^2+5m}{6}$ ……(答)

2018年慶應義塾環境情報数学|過去問徹底研究大問2

2019.09.20

方針の立て方 (1) 平易な問題のため特筆事項なし． (2) 前問の問題を利用するために，変数変換をして，の形に近づけることを考える．変数変換をした際には変換後の文字の範囲に気を付けよう．また，本問には別解として絶対値の中身の正負で場合分けして考察する解法もある．解答例 (15)(16)…… (

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方針の立て方

(1)
平易な問題のため特筆事項なし．

(2)
前問の問題を利用するために，変数変換をして， $\left|p-1\right|+\left|q-1\right|$ の形に近づけることを考える．変数変換をした際には変換後の文字の範囲に気を付けよう．
また，本問には別解として絶対値の中身の正負で場合分けして考察する解法もある．

解答例

(15)(16)…… $01$
(17)(18)(19)(20)…… $\frac{01}{04}$
(21)(22)(23)(24)…… $\frac{03}{04}$
(25)(26)…… $\frac{9}{4}$
(27)(28)…… $\frac{1}{4}$
(29)(30)…… $\frac{1}{2}$
(31)(32)…… $01$
(33)(34)(35)(36)…… $\frac{-1}{04}$
(37)(38)…… $\frac{3}{4}$
(39)(40)…… $\frac{3}{2}$
(41)(42)…… $02$
(43)(44)(45)(46)…… $\frac{01}{02}$
(47)(48)…… $01$
(49)(50)…… $02$
(51)(52)…… $-1$

解説

(1)
線形計画法の考え方で考えれば， $\left(p,q\right)=\left(1,\frac{1}{4}\right)$ か $\left(p,q\right)=\left(2,1\right)$ のどちらかで最小値となる．
$\left(p,q\right)=\left(1,\frac{1}{4}\right)$ を代入すると， $\left|1-1\right|+\left|\frac{1}{4}-1\right|=\frac{3}{4}$ であり， $\left(p,q\right)=\left(2,1\right)$ を代入すると， $\left|2-1\right|+\left|1-1\right|=1$ であるから，答えは，
$p=1,q=\frac{1}{4},m=\frac{3}{4}$ ……(答)

(2)
$2x+y=p,2xy=q$ とおく． $x,y$ が実数のため， $2x\left(p-2x\right)=q\Leftrightarrow-4x^2+2px-q=0$ の判別式は非負である．
$\therefore p^2-4q\geqq0\Leftrightarrow q\leqq\frac{p^2}{4}$
よって，前問で $\left|q-1\right|$ の箇所を $\left|q-a\right|$ としたものとして考えられる．線形計画法で考えれば， $a$ が小さいときには，最小値は $\begin{cases} p=1 \\ q=\frac{1}{4} \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{1}{4} \\ y=\frac{1}{2} \end{cases}$ でとり，値を大きくするとある $a$ で，最小値は $\begin{cases} p=1 \\ q=\frac{1}{4} \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{1}{4} \\ y=\frac{1}{2} \end{cases}$ と $\begin{cases} p=2\sqrt a \\ q=a \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{\sqrt a}{2} \\ y=\sqrt a \end{cases}$ の両方でとり，それより $a$ の値が大きくなると，最小値は $\begin{cases} p=2\sqrt a \\ q=a \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{\sqrt a}{2} \\ y=\sqrt a \end{cases}$ でとる．
$\begin{cases} p=1 \\ q=\frac{1}{4} \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{1}{4} \\ y=\frac{1}{2} \end{cases}$ と $\begin{cases} p=2\sqrt a \\ q=a \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{\sqrt a}{2} \\ y=\sqrt a \end{cases}$ の両方で最小値となるのは， $\left|1-1\right|+\left|\frac{1}{4}-a\right|=\left|2\sqrt a-1\right|+\left|a-a\right|$ が成立するときであり，これを解くと， $a>\frac{1}{4}$ より， $a=\frac{9}{4}$ である．
よって，
(ⅰ) $\frac{1}{4}<a<\frac{9}{4}$ の場合， $\begin{cases} p=1 \\ q=\frac{1}{4} \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{1}{4} \\ y=\frac{1}{2} \end{cases}$ のとき， $m=\left|1-1\right|+\left|\frac{1}{4}-a\right|=a-\frac{1}{4}$ ……(答)
(ⅱ) $a=\frac{9}{4}$ の場合， $\begin{cases} p=1 \\ q=\frac{1}{4} \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{1}{4} \\ y=\frac{1}{2} \end{cases}$ または， $\begin{cases} p=2\sqrt a=3 \\ q=a=\frac{9}{4} \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{3}{4} \\ y=\frac{3}{2} \end{cases}$ のとき， $m=\left|1-1\right|+\left|\frac{1}{4}-\frac{9}{4}\right|=2$ ……(答)
(ⅲ) $\frac{9}{4}<a$ の場合， $\begin{cases} p=2\sqrt a \\ q=a \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{\sqrt a}{2} \\ y=\sqrt a \end{cases}$ のとき， $m=\left|2\sqrt a-1\right|+\left|a-a\right|=2\sqrt a-1$ ……(答)

2018年慶応義塾大学総合政策　数学|過去問徹底研究大問6

2019.09.08

2018年慶應義塾大学総合政策|数学過去問徹底研究大問6 方針の立て方 (1) 解答欄の形式から，を用いてはいけないため，とについての等式を立てれば良いと分かる．この内，についての等式は，立てるまでもなく(座標)であるため，本解では省略した． (2) 特筆事項なし． (3) 実際にぐらいまで考えて

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2018年慶應義塾大学総合政策|数学過去問徹底研究大問6

方針の立て方

(1)
解答欄の形式から， $p_i$ を用いてはいけないため， $s_i$ と $r_i$ についての等式を立てれば良いと分かる．この内， $r_i$ についての等式は，立てるまでもなく( $y$ 座標) $=r_i$ であるため，本解では省略した．

(2)
特筆事項なし．

(3)
実際に $\left(r_4,s_4,p_4\right)$ ぐらいまで考えてみれば，解答が予測できる上に，何故そうなるのかの理由も分かる．

(4)
前問同様，最初の数回を具体的に考えれば解法を得られる．前問の試行で得られた知見を用いれば，比較的簡単に，期待値の評価ができる．

解答例
(63)(64)……01
(65)(66)……02
(67)(68)……01
(69)(70)……00
(71)(72)……06
(73)(74)……02
(75)(76)……06
(77)(78)……06
(79)(80)……12

解説

(1)
$y$ 座標は $r_i$ である． $x$ 座標を $X$ とする．点と直線の距離の公式より，直線PR( $y=\sqrt3x$ )と点 $J_i$ との距離について，
$s_i=\frac{\left|r_i-\sqrt3X\right|}{2}$
となる．点 $J_i$ は，直線PRよりも下側にあるため， $r_i-\sqrt3X\leqq0$ である．
$\therefore s_i=\frac{\sqrt3X-r_i}{2}\Leftrightarrow X=\frac{r_i+2s_i}{\sqrt3}$
$\therefore\left(\frac{r_i+2s_i}{\sqrt3},r_i\right)$ ……(答)

(2)
$\left(r_2,s_2,p_2\right)=\left(2,2,2\right)$ となる．
$\therefore\left(\frac{6}{\sqrt3},2\right)$ ……(答)

(3)
$\left(r_2,s_2,p_2\right)=\left(4,2,0\right)$ となる．
第３ラウンド以降は $\left(r_i,s_i,p_i\right)$ は $\left(4,2,0\right)$ か $\left(6,0,0\right)$ のどちらかとなる．
$\left(r_{16},s_{16},p_{16}\right)=\left(4,2,0\right)$ となる確率について考えると，第３ラウンド以降の14回の対戦全てが「R対Rが２組，S対Sが１組」という当たり方をせねばならない．これが起こる確率は， $\left(\frac{1}{5}\right)^{14}$ である．よって， $\left(r_{16},s_{16},p_{16}\right)=\left(6,0,0\right)$ となる確率は $1-\left(\frac{1}{5}\right)^{14}$ となり，明らかに， $\left(r_{16},s_{16},p_{16}\right)=\left(6,0,0\right)$ となる確率の方が大きい．
よって，求める座標は $\left(r_{16},s_{16},p_{16}\right)=\left(6,0,0\right)$ から求められる点で， $\left(\frac{6}{\sqrt3},6\right)$ ……(答)

(4)
第１ラウンドが，
(ⅰ)R対P，R対S，R対Sの場合(場合の数は6通り)
→ $\left(r_2,s_2,p_2\right)=\left(4,0,2\right)$ → $E\left(P\right)>E\left(R\right)>E\left(S\right)$ となる．
(ⅱ)R対P，R対R，S対Sの場合(場合の数は3通り)
→ $\left(r_2,s_2,p_2\right)=\left(2,2,2\right)$ → $E\left(P\right)=E\left(R\right)=E\left(S\right)$ となる．
(ⅲ)S対P，R対R，R対Sの場合(場合の数は6通り)
→ $\left(r_2,s_2,p_2\right)=\left(4,2,0\right)$ → $E\left(R\right)>E\left(S\right)>E\left(P\right)$ となる．
よって， $E\left(R\right)>E\left(P\right)>E\left(S\right)$ となる．
$\therefore$ (12)……(答)

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2018年早稲田大学理工数学|過去問徹底研究大問1

2019.09.06

早稲田大学理工過去問徹底研究　2018年　大問1 方針の立て方 (1) 実際にP，A，Bの位置関係を図に描いてみると解法を得られる．「３点を結ぶと三角形をなす」ことと，「３点が一直線上にない」ことが同値であることは頻出のためおさえておくこと． (2) 前問と同様にP，A，Bの位置関係を図に描いてみる

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早稲田大学理工過去問徹底研究　2018年　大問1

方針の立て方

(1)
実際にP，A，Bの位置関係を図に描いてみると解法を得られる．「３点を結ぶと三角形をなす」ことと，「３点が一直線上にない」ことが同値であることは頻出のためおさえておくこと．

(2)
前問と同様にP，A，Bの位置関係を図に描いてみると，ABを底辺と見ると都合がいいことが分かる．複素共役な２つの複素数は，複素数平面上では実軸対称となることは，複素数と図形の融合問題では頻出の考え方のためおさえておくこと．

(3)
外心の定義と外心の作図の仕方を考えれば解法を得られる．

解答例

(1)
３次方程式 $\left(x-p\right)\left(x^2+qx+r\right)=0$ の解は， $x=p,\alpha,\beta$ の３つ．
３点P，A，Bが三角形をなすには，３点P，A，Bが一直線上になければ必要十分．そのためには， $\alpha,\beta$ が虚数解であり( $\alpha,\beta$ が実数解ならば， $p$ が実数であるため，３点P，A，Bが一直線上に並んでしまう)，かつ $\alpha,\beta$ の実部が $p$ でなければ必要十分．
$x^2+qx+r=0$ を解くと， $x=\frac{-q\pm\sqrt{q^2-4r}}{2}$ であるから，求める条件は，
$\begin{cases} q^2-4r<0 \\ \frac{-q}{2}\neq p \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} q^2-4r<0 \\ q\neq-2p \end{cases}$ ……(答)

(2)

３点P，A，Bの位置関係は上図の通り．
$q^2-4r0$ ( $\because$ (1))より， $\left|p^2+pq+r\right|=p^2+pq+r$
$\therefore R=\frac{p^2+pq+r}{\left|2p+q\right|}$ ……(答)

(3)
三角形の外接円の中心は，各辺の垂直二等分線の交点である．
辺ABの垂直二等分線は，実軸である．よって，求める中心Qは $x$ ( $x$ は実数)とおける．QとP，QとAの距離が等しいことより，
$\left|p-x\right|=\sqrt{\left(x+\frac{q}{2}\right)^2\left(-\frac{\sqrt{4r-q^2}}{2}\right)^2}$
が成り立ち，これを解くと， $x=\frac{p^2-r}{2p+q}$ ……(答)
また，半径 $R$ は，
$R=\left|p-x\right|=\left|p-\frac{p^2-r}{2p+q}\right|=\left|\frac{p^2+pq+r}{2p+q}\right|=\frac{\left|p^2+pq+r\right|}{\left|2p+q\right|}$
$p^2+pq+r=\left(p+\frac{q}{2}\right)^2+\frac{4r-q^2}{4}\geqq\frac{4r-q^2}{4}>0$ ( $\because$ (1))より， $\left|p^2+pq+r\right|=p^2+pq+r$
$\thereforeR=\frac{p^2+pq+r}{\left|2p+q\right|}$ ……(答)

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2019.09.06

早稲田大学理工過去問徹底研究　2018年大問5 方針の立て方 (1)と(2)は実際に簡単な図を描くことで解答を得る． (3)前問(1)と(2)で見た通り頂点の選び方で共通部分が変わる．頂点の選び方は70通りあるが，回転での対称性を考慮すれば，考えるべきパターン数はもっと減るのではと考え，一先ず虱潰

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早稲田大学理工過去問徹底研究　2018年大問5

方針の立て方

(1)と(2)は実際に簡単な図を描くことで解答を得る．
(3)前問(1)と(2)で見た通り頂点の選び方で共通部分が変わる．頂点の選び方は70通りあるが，回転での対称性を考慮すれば，考えるべきパターン数はもっと減るのではと考え，一先ず虱潰しで考えてみる．すると実際，考えるべきパターン数は多くならないため，数え上げる．

解答例

(1)
立方体の各面の中心を頂点とする立体となる．
よって，正八面体……(答)

(2)
$\mathrm{A}_\mathrm{1}\mathrm{A}_\mathrm{7}$ と $\mathrm{A}_\mathrm{4}\mathrm{A}_\mathrm{6}$ が立方体の中心で交わるのみ．
よって，点……(答)

(3)
４点の頂点の選び方は，全部で $_{8}\mathrm{C}_{4}=70$ 通り．
以下では，１つの面に着目(図では面 $\mathrm{A}_\mathrm{1}\mathrm{A}_\mathrm{2}\mathrm{A}_\mathrm{3}\mathrm{A}_\mathrm{4}$ )し，その面から何個の頂点が選ばれているかで場合分けする．選ばれた頂点を●で表すことにする．
(ⅰ)４個の場合

上図のような場合，共通部分はない．
４つの●が集合する面の選び方を考えれば，回転して左図のパターンになるものは全部で６通りあることが分かる．
(ⅱ)３点の場合
(ⅱ―ⅰ)

上図のような場合，共通部分はない．
上図の $\mathrm{A}_\mathrm{2}$ のように，隣り合うすべての頂点が選ばれている点の配置を考えれば，回転して上図のパターンになるものは全部で８通りあることが分かる．
(ⅱ―ⅱ)

上図のような場合，共通部分は１点となる．
上図の $\mathrm{A}_\mathrm{2}\mathrm{A}_\mathrm{3}$ or $\mathrm{A}_\mathrm{1}\mathrm{A}_\mathrm{2}$ のような線分の配置を考えれば，回転して上図のどちらかのパターンになるものは全部で24通りあることが分かる．
(ⅱ―ⅲ)

上図のような場合，共通部分は立体図形となる．
上図の $\mathrm{A}_\mathrm{8}$ のように，隣り合うすべての頂点が選ばれていない点の配置は８通りあり，３点が集合する面がどの配置にあるかで３通りあるため，回転して上図のパターンになるものは全部で24通りあることが分かる．
(ⅲ)２点の場合
(ⅲ―ⅰ)

上図のような場合，共通部分は線分となる．
回転して上図のパターンになるものは全部で6通りある．
(ⅲ―ⅱ)

上図のような場合，共通部分は立体図形となる．
回転して上図のパターンになるものは全部で２通りある．
以上より，
$\begin{cases} p=\frac{6+8}{70}=\frac{1}{5} \\ q_0=\frac{24}{70}=\frac{12}{35} \\ q_1=\frac{6}{70}=\frac{3}{35} \\ q_2=\frac{0}{70}=0 \\ q_3=\frac{24+2}{70}=\frac{13}{35} \end{cases}$ ……(答)

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2016年慶応義塾大学総合政策数学|過去問徹底研究大問6

2019.09.04

2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問6 方針の立て方簡単に解ける公式や規則性等は見つけられないので，地道に書き出して考える．(2)でさえ高々16通りを考えればよいのだから，綺麗に解くことに時間を割くよりは，ケアレスミスにだけ気を付けてしらみつぶししたほうがコスパが良い．解答例 (6

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2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問6

方針の立て方

簡単に解ける公式や規則性等は見つけられないので，地道に書き出して考える．(2)でさえ高々16通りを考えればよいのだから，綺麗に解くことに時間を割くよりは，ケアレスミスにだけ気を付けてしらみつぶししたほうがコスパが良い．

解答例
(65)(66)…… $\frac{1}{2}$
(67)(68)…… $\frac{1}{2}$
(69)(70)…… $\frac{1}{2}$
(71)(72)(73)(74)…… $\frac{5}{8}$
(75)(76)(77)(78)…… $\frac{3}{8}$
(79)(80)(81)(82)…… $\frac{3}{8}$
(83)(84)(85)(86)…… $\frac{1}{8}$

解説

(1)
政党Aについて：YNY，YYNとY↔Nで入れ替えた４通り． $\therefore\frac{4}{8}=\frac{1}{2}$ ……(答)
政党Bについて：NYY，YYNとY↔Nで入れ替えた４通り． $\therefore\frac{4}{8}=\frac{1}{2}$ ……(答)
政党Cについて：NYY，YNYとY↔Nで入れ替えた４通り． $\therefore\frac{4}{8}=\frac{1}{2}$ ……(答)

(2)
YとNの並びを $\mathrm{AB}\mathrm{C}_1\mathrm{C}_2$ の順で表す．
政党Aについて：YYYN，NYYN(Y↔Nの入れ替えは含まない)と，YYNY，YNYY，YNYN，YYNNおよびY↔Nで入れ替えた計10通り． $\therefore\frac{10}{16}=\frac{5}{8}$ ……(答)
政党Bについて：YYNY，YNNY(Y↔Nの入れ替えは含まない)と，NYYY，YYNNおよびY↔Nで入れ替えた計6通り． $\therefore\frac{6}{16}=\frac{3}{8}$ ……(答)
政党 $\mathrm{C}_1$ について：YNYY，YNNY(Y↔Nの入れ替えは含まない)と，NYYY，YNYNおよびY↔Nで入れ替えた計６通り． $\therefore\frac{6}{16}=\frac{3}{8}$ ……(答)
政党 $\mathrm{C}_2$ について：NYYY，NYYN(Y↔Nの入れ替えは含まない)の２通り． $\therefore\frac{2}{16}=\frac{1}{8}$ ……(答)

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2016年慶応義塾大学総合政策|過去問徹底研究大問5

2019.09.04

2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問5 方針の立て方円形の図形と接するときは，まず中心と接点を結ぶ線を描くことを典型解法としておさえよう．そして，中心と接点を結んだ線を活かすためには，中心とさらにどこか１点を結ぶことが必要となると考えられる．OFを引くと，中心，点E，点O，円と円弧の

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2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問5

方針の立て方

円形の図形と接するときは，まず中心と接点を結ぶ線を描くことを典型解法としておさえよう．そして，中心と接点を結んだ線を活かすためには，中心とさらにどこか１点を結ぶことが必要となると考えられる．OFを引くと，中心，点E，点O，円と円弧の接点の４点を通って使い道が広いと考え，この線を引くことにする．そうすると，OF $=4$ が成り立つので，これを最終的な等式に使うと考え，必要な情報を集める．

解答例
(55)(56)…… $36$
(57)(58)(59)(60)…… $\frac{02}{13}$
(61)(62)…… $10$
(63)(64)…… $13$

解説

(1)
大円の半径の長さを $x$ 寸とおく．また，大円，中円，小円の中心を，それぞれ $\mathrm{O},\mathrm{O}^\prime,\mathrm{O}^{\prime\prime}$ とする．

各円の半径を考えることで， $\mathrm{O}\mathrm{O}^\prime=9+x,\mathrm{O}\mathrm{O}^{\prime\prime}=4+x,\mathrm{O}^\prime\mathrm{O}^{\prime\prime}=13$ と分かる．
よって，三平方の定理から，図の点線の $\mathrm{O}^{\prime\prime}$ より左側の線分の長さは12，右側の線分の長さは $4\sqrt x$ と分かる．
よって，点線全体の長さは $12+4\sqrt x$ であり，三平方の定理から $\mathrm{O}\mathrm{O}^\prime$ の長さは， $\sqrt{\left(x-9\right)^2+\left(12+4\sqrt x\right)^2}$ と分かる．これと $9+x$ が等しいため，
$9+x=\sqrt{\left(x-9\right)^2+\left(12+4\sqrt x\right)^2}$
が成り立つ．これを解くと， $x=36$ ……(答)

(2)

上図のように，線分ADと線分CBの交点をEとし，直線OEと弧ABとの交点をFとする．また，円の中心とEを結んだ線分の長さを $y$ 寸とし，円の半径の長さを $x$ 寸とする．
$\triangle$ OBCに対して余弦定理を用いると，
${\rm BC}^2={\rm OC}^2+{\rm OB}^2-2\cdot\mathrm{OC}\cdot\mathrm{OB}\cdot\cos{\angle\mathrm{AOB}}\Leftrightarrow{\rm BC}^2=1^2+4^2-2\cdot1\cdot4\cdot\frac{5}{8}=12$
$\therefore$ BC $=2\sqrt3$
角の二等分線の定理よりCE $\colon$ EB $=1\colon4$ であることから，
CE $=\frac{2\sqrt3}{5}$ ,EB $=\frac{8\sqrt3}{5}$
$\triangle$ OCEに対して余弦定理を用いると，
${\mathrm{CE}}^2={\mathrm{OC}}^2+{\mathrm{OE}}^2-2\cdot\mathrm{OC}\cdot\mathrm{OE}\cdot\cos{\frac{1}{2}\angle\mathrm{AOB} }$
$\cos{\frac{1}{2}\angle\mathrm{AOB}}=\sqrt{\frac{1+\cos{\angle\mathrm{AOB}}}{2}}=\frac{\sqrt{13}}{4}$ より，
${\mathrm{CE}}^2={\mathrm{OC}}^2+{\mathrm{OE}}^2-2\cdot\mathrm{OC}\cdot\mathrm{OE}\cdot\cos{\frac{1}{2}\angle\mathrm{AOB}}\Longleftrightarrow\left(\frac{2\sqrt3}{5}\right)^2=1^2+{\mathrm{OE}}^2-2\cdot1\cdot\mathrm{OE}\cdot\frac{\sqrt{13}}{4}$
これを解くと，
OE $=\frac{2\sqrt{13}}{5},\frac{\sqrt{13}}{10}$
OE $>1$ より，
OE $=\frac{2\sqrt{13}}{5}$
ここで， $\angle$ CEO $=\angle$ DEO $=\angle$ AEFより，
$\sin{\angle\mathrm{AEF}}=\sin{\angle\mathrm{CEO}}$
正弦定理より，
$\frac{1}{\sin{\angle\mathrm{CEO}}}=\frac{\frac{2\sqrt3}{5}}{\sin{\angle\mathrm{COE}}}\Leftrightarrow\sin{\angle\mathrm{CEO}}=\frac{5\sqrt{1-{\mathrm{cos}}^2\angle\mathrm{COE} }}{2\sqrt3}=\frac{5\sqrt{1-\left(\frac{\sqrt{13}}{4}\right)^2}}{2\sqrt3}=\frac{5}{8}$
であるから，
$y=\frac{x}{\sin{\angle\mathrm{AEF}}}=\frac{8}{5}x$
線分OFの長さは４寸だから，
$\mathrm{OE}+x+y=4\Leftrightarrow\frac{2\sqrt{13}}{5}+x+\frac{8}{5}x=4\Leftrightarrow x=\frac{2}{13}\left(10-\sqrt{13}\right)$ ……(答)

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2019.09.04

2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問4 方針の立て方問題文で「２つの曲線が交点Pで接するとは，Pにおける接線が一致することを意味し」という部分に着目し，これに沿って考える．つまり，接点の座標をおいて，その点での２曲線の接線をそれぞれ求めて，その２つの接線が一致する条件を書き下す．面

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2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問4

方針の立て方

問題文で「２つの曲線が交点Pで接するとは，Pにおける接線が一致することを意味し」という部分に着目し，これに沿って考える．つまり，接点の座標をおいて，その点での２曲線の接線をそれぞれ求めて，その２つの接線が一致する条件を書き下す．
面積の方は典型的な問題であるため特筆事項なし．

解答例
(43)(44)(45)(46)…… $\frac{-3}{04}$
(47)(48)(49)(50)…… $\frac{13}{04}$
(51)(52)(53)(54)…… $\frac{08}{03}$

解説

〇 $C$ と $C_1$ の接点の $x$ 座標と $C$ と $C_2$ の接点の $x$ 座標((43)～(50))について
$C$ と $C_1$ の接点の $x$ 座標を $x=\alpha$ ， $C$ と $C_2$ の接点の $x$ 座標を $x=\beta$ とする．
$C$ について， $y^\prime=x+a$ である．
よって， $x=\alpha$ ( $y=\frac{1}{2}\alpha^2+a\alpha+b$ )での接線は $y=\left(\alpha+a\right)x-\frac{1}{2}\alpha^2+b$ …①であり， $x=\beta$ ( $y=\frac{1}{2}\beta^2+a\beta+b$ )での接線は $y=\left(\beta+a\right)x-\frac{1}{2}\beta^2+b$ …②である．
$C_1$ について， $y^\prime=2x$ である．
よって， $x=\alpha$ ( $y=\alpha^2$ )での接線は $y=2\alpha x-\alpha^2$ …③である．
$C_2$ について， $y^\prime=2x-4$ である．
よって， $x=\beta$ ( $y=\beta^2-4\beta+5$ )での接線は $y=\left(2\beta-4\right)x-\beta^2+5$ …④である．
①と③，②と④が一致すれば必要十分のため，係数比較をすると，
$\begin{cases} \alpha+a=2\alpha \\ -\frac{1}{2}\alpha^2+b=-\alpha^2 \end{cases}$
$\begin{cases} \beta+a=2\beta-4 \\ -\frac{1}{2}\beta^2+b=-\beta^2+5 \end{cases}$
となる．これを解くと，
$\begin{cases} \alpha=-\frac{3}{4} \\ \beta=\frac{13}{4} \\ a=-\frac{3}{4} \\ b=-\frac{9}{32} \end{cases}$
よって，
$C$ と $C_1$ の接点の $x$ 座標は， $-\frac{3}{4}$ ……(答)
$C$ と $C_2$ の接点の $x$ 座標は， $\frac{13}{4}$ ……(答)

〇面積((51)～(54))について
$C_2$ と $C_2$ の交点は，
$\begin{cases} y=x^2 \\ y=x^2-4x+5 \end{cases}$
を解くことで， $\left(\frac{5}{4},\frac{25}{16}\right)$ と分かる．
よって，求める面積は，
$\int_{-\frac{3}{4}}^{\frac{5}{4}}\left\{x^2-\left(\frac{1}{2}x^2-\frac{3}{4}x-\frac{9}{32}\right)\right\}dx+\int_{\frac{5}{4}}^{\frac{13}{4}}\left\{\left(x^2-4x+5\right)-\left(\frac{1}{2}x^2-\frac{3}{4}x-\frac{9}{32}\right)\right\}dx=\int_{-\frac{3}{4}}^{\frac{5}{4}}\left(\frac{1}{2}x^2+\frac{3}{4}x+\frac{9}{32}\right)dx+\int_{\frac{5}{4}}^{\frac{13}{4}}\left(\frac{1}{2}x^2-\frac{13}{4}x+\frac{169}{32}\right)dx=\left[\frac{1}{6}x^3+\frac{3}{8}x^2+\frac{9}{32}x\right]_{-\frac{3}{4}}^{\frac{5}{4}}+\left[\frac{1}{6}x^3-\frac{13}{8}x^2+\frac{169}{32}x\right]_{\frac{5}{4}}^{\frac{13}{4}}=\frac{4}{3}+\frac{4}{3}=\frac{8}{3}$ ……(答)

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2019.09.04

2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問3 方針の立て方は倍角の公式を用いればのみで表せるため，さえ求められれば良いのだと判断する．本解冒頭ののように，(は自然数)で与えられている場合に分母を払うのは典型的な処理であるためおさえておくこと．後は，加法定理で分解していけば求まる．解答

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2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問3

方針の立て方

$\tan{2\alpha}$ は倍角の公式を用いれば $\tan{\alpha}$ のみで表せるため， $\tan{\alpha}$ さえ求められれば良いのだと判断する．
本解冒頭の $\alpha=\frac{\pi}{5}\Leftrightarrow5\alpha=\pi$ のように， $\alpha=\frac{m\pi}{n}$ ( $n,m$ は自然数)で与えられている場合に分母を払うのは典型的な処理であるためおさえておくこと．
後は，加法定理で分解していけば求まる．

解答例
(35)(36)……10
(37)(38)……02
(39)(40)……05
(41)(42)……05

解説

$\alpha=\frac{\pi}{5}\Leftrightarrow5\alpha=\pi$ より， $\tan{5\alpha}=\tan{\pi}=0$
また，加法定理を用いれば，
$\tan{5\alpha}=\tan{\left(3\alpha+2\alpha\right)}=\frac{\tan{3\alpha}+\tan{2\alpha}}{1-\tan{3\alpha}\tan{2\alpha}}$
であるから，
$\tan{5\alpha}=0\Leftrightarrow\tan{3\alpha}+\tan{2\alpha}=0$
加法定理より，
$\tan{3\alpha}=\tan{\left(2\alpha+\alpha\right)}=\frac{\tan{2\alpha}+\tan{\alpha}}{1-\tan{2\alpha}\tan{\alpha}}$
$\therefore\tan{3\alpha}+\tan{2\alpha}=0\Leftrightarrow\frac{\tan{2\alpha}+\tan{\alpha}}{1-\tan{2\alpha}\tan{\alpha}}+\tan{2\alpha}=0\Leftrightarrow\tan^22\alpha\tan{\alpha}-2\tan{2\alpha}-\tan{\alpha}=0$
倍角の公式より，
$\tan{2\alpha}=\frac{2\tan{\alpha}}{1-\tan^2\alpha}$
$\therefore\tan^22\alpha\tan{\alpha}-2\tan{2\alpha}-\tan{\alpha}=0\Leftrightarrow\left(\frac{2\tan{\alpha}}{1-\tan^2\alpha}\right)^2\tan{\alpha}-\frac{4\tan{\alpha}}{1-\tan^2\alpha}-\tan{\alpha}=0\Leftrightarrow\tan^4\alpha-10\tan^2\alpha+5=0$
これを解くと，
$\tan^2\alpha=5\pm2\sqrt5$
であるが， $\tan{\frac{\pi}{6}}<\tan{\alpha}=\tan{\frac{\pi}{5}}<\tan{\frac{\pi}{4}}$ より， $\frac{1}{\sqrt3}<\tan{\alpha}<1$ より，
$\tan^2\alpha=5-2\sqrt5$
であり，
$\tan{\alpha}=\sqrt{5-2\sqrt5}$
$\therefore\tan{2\alpha}=\frac{2\tan{\alpha}}{1-\tan^2\alpha}=\frac{2\sqrt{5-2\sqrt5}}{1-\left(5-2\sqrt5\right)}=\frac{\sqrt{5-2\sqrt5}}{\sqrt5-2}=\sqrt{5-2\sqrt5}\cdot\left(\sqrt5+2\right)=\sqrt5\cdot\sqrt{\left(\sqrt5-2\right)\left(\sqrt5+2\right)}\cdot\sqrt{\sqrt5+2}=\sqrt5\cdot\sqrt{\sqrt5+2}=\sqrt{5+2\sqrt5}$
$\therefore\tan{\alpha}+\tan{2\alpha}=\sqrt{5-2\sqrt5}+\sqrt{5-2\sqrt5}\cdot\left(\sqrt5+2\right)=\left(\sqrt5+3\right)\sqrt{5-2\sqrt5}=\sqrt{\left(\sqrt5+3\right)^2\left(5-2\sqrt5\right)}=\sqrt{10+2\sqrt5}$ ……(答)
$\tan{\alpha}\tan{2\alpha}=\sqrt{5-2\sqrt5}\cdot\sqrt{5+2\sqrt5}=\sqrt{\left(5-2\sqrt5\right)\left(5+2\sqrt5\right)}=\sqrt5$ ……(答)

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2016年慶応義塾大学総合政策|過去問徹底研究大問2

2019.09.04

2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問2 方針の立て方一文字固定法の典型的な問題である．題意を満たす点の座標を求める問題のため，座標を文字でおくのが定石である．後は，２乗和を実際に計算し，一文字固定法の解法を取れば良い．(2)では，本当に「”三角形の各辺”からの距離」という題意を満た

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2016年慶應大学総合政策数学|過去問徹底研究大問2

方針の立て方

一文字固定法の典型的な問題である．
題意を満たす点の座標を求める問題のため，座標を文字でおくのが定石である．後は，２乗和を実際に計算し，一文字固定法の解法を取れば良い．(2)では，本当に「”三角形の各辺”からの距離」という題意を満たしているか(”直線との距離”と”三角形の各辺からの距離”は必ずしもイコールになるとは限らない)を確認せねばならないことに注意．

解答例
(19)(20)(21)(22)…… $\frac{11}{05}$
(23)(24)(25)(26)…… $\frac{27}{05}$
(27)(28)(29)(30)…… $\frac{01}{04}$
(31)(32)(33)(34)…… $\frac{51}{20}$

解説

(1)
$\begin{cases} x+2y-4=0 \\ 2x-y-2=0 \\ x-y+5=0 \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} y=-\frac{1}{2}x+2 \\ y=2x-2 \\ y=x+5 \end{cases}$
交点を考えると，
$y=-\frac{1}{2}x+2$ と $y=2x-2$ の交点は， $\left(\frac{8}{5},\frac{6}{5}\right)$
$y=2x-2$ と $y=x+5$ の交点は， $\left(7,12\right)$
$y=x+5$ と $y=-\frac{1}{2}x+2$ の交点は， $\left(-2,3\right)$
図示すると，

$xy$ 平面上の点を $\left(x,y\right)$ とおく．この点と三角形の各頂点との距離の２乗和は，
$\left\{\left(\frac{8}{5}-x\right)^2+\left(\frac{6}{5}-y\right)^2\right\}+\left\{\left(-2-x\right)^2+\left(3-y\right)^2\right\}+\left\{\left(7-x\right)^2+\left(12-y\right)^2\right\}=3x^2+3y^2-\frac{66}{5}x-\frac{162}{5}y+210=3\left(x-\frac{11}{5}\right)^2+3\left(y-\frac{27}{5}\right)^2+108$
よって，２乗和が最小となるのは， $\left(x,y\right)=\left(\frac{11}{5},\frac{27}{5}\right)$ のとき……(答)

(2)
$xy$ 平面上の点を $\left(x,y\right)$ とおく．この点と三角形の各辺との距離の２乗和は，点と直線の距離の公式より，
$\frac{\left(x+2y-4\right)^2}{5}+\frac{\left(2x-y-2\right)^2}{5}+\frac{\left(x-y+5\right)^2}{2}=\frac{3}{2}x^2+\frac{3}{2}y^2-xy+\frac{9}{5}x-\frac{37}{5}y+\frac{33}{2}=\frac{3}{2}\left(x-\frac{1}{3}y+\frac{3}{5}\right)^2+\frac{4}{3}\left(y-\frac{51}{20}\right)^2+\frac{729}{100}$
よって，２乗和が最小となるのは，
$\begin{cases} x=\frac{1}{3}y-\frac{3}{5} \\ y=\frac{51}{20} \end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases} x=\frac{1}{4} \\ y=\frac{51}{20} \end{cases}$
のときである．これは三角形の内部の点であるから，この点から各直線に下した垂線の足は，三角形の辺上にあり，題意から外れない．
よって， $\left(\frac{1}{4},\frac{51}{20}\right)$ ……(答)

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