共通テスト(数学) 過去問
令和6年度(2024年度)本試験
問79 (数学Ⅱ・数学B(第2問) 問11)

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問題

共通テスト(数学)試験 令和6年度(2024年度)本試験 問79(数学Ⅱ・数学B(第2問) 問11) (訂正依頼・報告はこちら)

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この過去問の解説 (3件)

01

閉区間 [0, 1] を積分区間とする f(x) の定積分に、
閉区間 [1, m] を積分区間とする f(x) の定積分を加えると、
S1 -S2 となります。

問題文より m > 1 であり f(x) = 3(x - 1)(x - m) であるので、
前者の区間では f(x) ≧0, 後者の区間では f(x) ≦ 0 となるためです。
S1 とS2 は「面積」なので S1 ≧0, S2 ≧0 に注意しましょう。

 

したがって、S1 = S2 となるためには S1 - S2 = 0 であればよく、
閉区間 [0, 1] を積分区間とする f(x) の定積分に、
閉区間 [1, m] を積分区間とする f(x) の定積分を加えたものを表す選択肢を探せばよい事になります。
 

すると、定積分は積分区間を分割できる事に注意すると、
閉区間 [0, m] を積分区間とする f(x) の定積分が該当する事になります。

 

「閉区間 [0, m] を積分区間とする f(x) の定積分」を表す選択肢が設問(タ)の解答となります。(積分記号で表した次式になります。)
 

選択肢2. 解答選択肢の画像

本選択肢は閉区間 [0, m] を積分区間とする f(x) の定積分です。
これが S1 - S2 に等しい事に気付く必要があります。

 

m > 1 のもとで f(x) =3(x - 1)(x - m) であり、
「0 ≦ x ≦ 1の範囲」では f(x) ≧ 0 となり、
「1 ≦ x ≦ m の範囲」では f(x) ≦ 0 となります。
 

したがって、S1 ≧ 0, S2 ≧ 0 に注意したうえで、
「0 ≦ x ≦ 1の範囲」での f(x) の定積分は 0 以上となり S1 であり、
「1 ≦ x ≦ m の範囲」での f(x) の定積分は 0 以下となり、- S2 です。
S1 - S2 = 0 の左辺の部分を探すと、
「0 ≦ x ≦ 1の範囲」と「1 ≦ x ≦ m の範囲」を合わせた範囲での定積分である本選択肢が見つかります。

 

選択肢4. 解答選択肢の画像

この選択肢のように、定積分が2項に分かれているものもあります。
S1 - S2 に該当するものがあれば解答の候補になりますが、探してみるとどれも当てはまらない事になります。
そのため、この選択肢は正しくありません。

まとめ

S1, S2 はともに問題文で説明されている「面積」であり、正の実数です。
これらについて S1 - S2 = 0 を定積分で表すとどのようになるかが問われている設問です。


定積分が負の値を取り得る事に注意すると、
「1 ≦ x ≦ m の範囲」での f(x) の定積分は S2 ではなく -S2 となります。
その事と、積分区間に関する公式を合わせて考えると解答を得る事ができます。
 

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02

S1、S2を図示すると下図のようになります。

選択肢2. 解答選択肢の画像

正解です。

まとめ

積分の和の意味を復習しておくことが大切です。

参考になった数0

03

S1=S2は01f(x)dx=∫1m-f(x)dxとなります。

よって答えは∫01f(x)dx+∫1mf(x)dx

参考になった数0