大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和4年度(2022年度)追・再試験
問83 (数学Ⅱ・数学B(第2問) 問6)

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問題

大学入学共通テスト(数学)試験 令和4年度(2022年度)追・再試験 問83(数学Ⅱ・数学B(第2問) 問6) (訂正依頼・報告はこちら)

以下( ケ )にあてはまるものを選べ。

kを実数とし
f(x)=x3−kx
とおく。また、座標平面上の曲線y=f(x)をCとする。
必要に応じて、次のことを用いてもよい。

<曲線Cの平行移動>
曲線Cをx軸方向にp、y軸方向にqだけ平行移動した曲線の方程式は
y=(x−p)3−k(x−p)+q
である。

(1)tを実数とし
g(x)=(x−t)3−k(x−t)
とおく。また、座標平面上の曲線y=g(x)をC1とする。

(ⅱ)t=1とする。また、曲線CとC1は2点で交わるとし、一つの交点のx座標は−2であるとする。このとき、k=( キク )であり、もう一方の交点のx座標は( ケ )である。
また、CとC1で囲まれた図形のうち、x≧0の範囲にある部分の面積は( コサ )/( シ )である。
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この過去問の解説 (3件)

01

前問(キク)での計算から、
3x2 - 3x -19 +1 = 0
⇔ 3x2 - 3x -18 = 0
⇔ x2 - x -6 = 0
⇔ (x - 3)(x + 2) = 0
⇔ x = -2 または 3
これらの 2 つの解のうち、既に得られているものは問題文の記述から -2 です。
よって、もう片方の解は x = 3 です。

 

「3」の選択肢が設問(ケ)の解答となります。 

 

 

前問(キク)

別の条件で再び k を計算する設問です。


問題文より「t=1とする。また、曲線CとC1は2点で交わる」事から、
x3−kx = (x−1)3−k(x−1)
右辺の展開式は x3 -3x2 +3x -1 -kx +k
よって、
x3−kx = x3 -3x2 +3x -1 -kx +k
⇔3x2 - 3x -k +1 = 0
問題文より「一つの交点のx座標は−2」である事から、
式に x= -2 を代入すると次式になります。
12 +6 - k +1 = 0
⇔ k = 19

選択肢3. 3

使われている関数は3次方程式ですが、本設問では2 次方程式を解く事になります。

交点を求める際に、3次の項が両辺で打ち消し合って無くなるためです。


解は2つ得られますが x = 3 を選びます。

もう片方の解は、問題文の記述「一つの交点のx座標は−2」から x = -2 です。方程式を解いた結果が正しいかの確認にも使えます。

まとめ

3 次関数が使われていますが、
式の形から、解くのは「2次方程式のはず」と最初に予想しておくと計算を円滑に進められるでしょう。
(上記解説では前問で計算した式を利用しており、すでに式が2次方程式になっています。)

 

2つのグラフが2点で交わる事は問題文からも読み取れますが、本設問での計算でもその事が確認できます。

得られた x 座標は、次の設問の定積分計算で使う事が問題文から読み取れます。
本設問で計算間違がないように注意が必要です。

参考になった数0

02

t=1のとき、

f(x)=x3-kx、g(x)=(x-1)3-k(x-1)

なので両曲線の交点は

f(x)=g(x)を解けばよいことになります。

また、一つの交点のx座標が-2であることから、

f(-2)=g(-2)が成り立ちます。

よって

(-2)3-k・-2=(-2-1)3-k(-2-1)

      -8+2k=-27+3k

             k=19

 

k=19より

f(x)=x3-19x、g(x)=(x-1)3-19(x-1)

なので両曲線の交点を求めるために

f(x)=g(x)を解きます。

     x3-19x=(x-1)3-19(x-1)

     x3-19x=x3-3x2+3x-1-19x+19

3x2-3x+18=0

     x2-x+6=0

(x-3)(x+2)=0

             x=-2,3

よって-2でないもう一方の交点のx座標は3となります。

選択肢1. 1

1なので不正解です。

選択肢2. 2

2なので不正解です。

選択肢3. 3

3なので正解です。

選択肢4. 4

4なので不正解です。

参考になった数0

03

2つの関数f(x)、g(x)の交点のx座標を求めるときはf(x)=g(x)を解きます。

前問より、k=19なのでf(x)、g(x)はそれぞれ次のように表されます。

f(x)=x3-19x

g(x)=(x-1)3-19(x-1)

 

f(x)=g(x)

x3-19x=(x-1)3-19(x-1)

3x2-3x-6=0

(x-3)(x+2)=0

x=-2,3

 

x=-2でない方の交点を求めるので、x=3が正解です。

(ケ:3)

選択肢1. 1

不正解です。

選択肢2. 2

不正解です。

選択肢3. 3

正解です。

選択肢4. 4

不正解です。

まとめ

関数の交点についての、基本的な問題です。

参考になった数0