東京理科大学
2012年 理工(数・建築・電気電子情報工) 第1問

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次の文章中の[ア]から[ヒ]までに当てはまる数字0~9を求めよ.ただし,分数は既約分数として表しなさい.(1)aを実数とするとき,方程式|x|-|x^2-4|+|x+6|=aを考える.この方程式の実数解が2個であるための条件はa<[ア],[イ]<a<[ウ][エ]であり,実数解を持たないための条件はa>[オ][カ]である.また,次の不等式|x|-|x^2-4|+|x+6|>2には,正の整数解が[キ]個,負の整数解が[ク]個ある.(2)空間内に点O,A,B,Cがあり,ベクトルa=ベクトルOA,ベクトルb=ベクトルOB,ベクトルc=ベクトルOCとおくとき,それぞれの大きさと内積が\begin{array}{l}|ベクトルa|=9,|ベクトルb|=12,|ベクトルc|=\sqrt{42},\\ベクトルa・ベクトルb=72,ベクトルa・ベクトルc=57,ベクトルb・ベクトルc=48\end{array}であるとする.ベクトルABとベクトルACのなす角は\frac{1}{[ケ]}πであり,△ABCの面積は\frac{[コ][サ]}{[シ]}である.ベクトルベクトルOA+sベクトルAB+tベクトルACが3点A,B,Cを通る平面と直交するのはs=\frac{[ス]}{[セ]},t=\frac{[ソ]}{[タ]}のときである.したがって,四面体OABCの体積は[チ][ツ]である.(3)三角関数についての等式[テ]cos^3θ-[ト]cosθ-cos3θ=0を利用して,tに関する3次方程式[テ]t^3-[ト]t-\frac{√2}{2}=0を解いたとき,cos3/4πが解の1つであることがわかる.したがって,この方程式の残りの2つの解はcos\frac{[ナ]}{12}π=\frac{\sqrt{[ニ]}+\sqrt{[ヌ]}}{[ネ]}とcos\frac{[ノ]}{12}π=\frac{\sqrt{[ニ]}-\sqrt{[ヌ]}}{[ネ]}となる.これより,tan\frac{[ナ]}{12}π=[ハ]-\sqrt{[ヒ]}となる.
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次の文章中の$\fbox{ア}$から$\fbox{ヒ}$までに当てはまる数字$0$~$9$を求めよ.ただし,分数は既約分数として表しなさい.
(1) $a$を実数とするとき,方程式 \[ |x|-|x^2-4|+|x+6|=a \] を考える.この方程式の実数解が$2$個であるための条件は \[ a<\fbox{ア},\quad \fbox{イ}<a<\fbox{ウ}\fbox{エ} \] であり,実数解を持たないための条件は \[ a>\fbox{オ}\fbox{カ} \] である.また,次の不等式 \[ |x|-|x^2-4|+|x+6|>2 \] には,正の整数解が$\fbox{キ}$個,負の整数解が$\fbox{ク}$個ある.
(2) 空間内に点$\mathrm{O}$,$\mathrm{A}$,$\mathrm{B}$,$\mathrm{C}$があり,$\overrightarrow{a}=\overrightarrow{\mathrm{OA}}$,$\overrightarrow{b}=\overrightarrow{\mathrm{OB}}$,$\overrightarrow{c}=\overrightarrow{\mathrm{OC}}$とおくとき,それぞれの大きさと内積が \[ \begin{array}{l} |\overrightarrow{a}|=9,\quad |\overrightarrow{b}|=12,\quad |\overrightarrow{c}|=\sqrt{42}, \\ \\ \overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b}=72,\quad \overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{c}=57,\quad \overrightarrow{b} \cdot \overrightarrow{c}=48 \end{array} \] であるとする.$\overrightarrow{\mathrm{AB}}$と$\overrightarrow{\mathrm{AC}}$のなす角は$\displaystyle \frac{1}{\fbox{ケ}} \pi$であり,$\triangle \mathrm{ABC}$の面積は$\displaystyle \frac{\fbox{コ}\fbox{サ}}{\fbox{シ}}$である.ベクトル \[ \overrightarrow{\mathrm{OA}}+s \overrightarrow{\mathrm{AB}}+t \overrightarrow{\mathrm{AC}} \] が$3$点$\mathrm{A}$,$\mathrm{B}$,$\mathrm{C}$を通る平面と直交するのは$\displaystyle s=\frac{\fbox{ス}}{\fbox{セ}}$,$\displaystyle t=\frac{\fbox{ソ}}{\fbox{タ}}$のときである.したがって,四面体$\mathrm{OABC}$の体積は$\fbox{チ}\fbox{ツ}$である.
(3) 三角関数についての等式 \[ \fbox{テ} \cos^3 \theta-\fbox{ト} \cos \theta-\cos 3\theta=0 \] を利用して,$t$に関する$3$次方程式 \[ \fbox{テ}t^3-\fbox{ト}t-\frac{\sqrt{2}}{2}=0 \] を解いたとき,$\displaystyle \cos \frac{3}{4} \pi$が解の$1$つであることがわかる.したがって,この方程式の残りの$2$つの解は \[ \cos \frac{\fbox{ナ}}{12} \pi=\frac{\sqrt{\fbox{ニ}}+\sqrt{\fbox{ヌ}}}{\fbox{ネ}} \] と \[ \cos \frac{\fbox{ノ}}{12} \pi=\frac{\sqrt{\fbox{ニ}}-\sqrt{\fbox{ヌ}}}{\fbox{ネ}} \] となる.これより, \[ \tan \frac{\fbox{ナ}}{12} \pi=\fbox{ハ}-\sqrt{\fbox{ヒ}} \] となる.
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詳細情報

大学(出題年) 東京理科大学(2012)
文理 理系
大問 1
単元 ()
タグ 空欄補充集合文章数字分数既約分数実数方程式絶対値x^2
難易度 未設定

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