ノートテキスト
ページ1:
1 正の整数nに対し, nの正の約数の個数を d(n) とする。 たとえば, 6の正の約数は 1,2,3,6 の4個なので, d(6) =4である。 また, とする。 (1) f (2025) を求めよ。 d(n) f(n) = n (2)素数 pと正の整数kの組で f(p^) ≦ fp+1) を満たすものを求めよ。 (3) f(n) の最大値と,そのときのnを求めよ。 2 座標平面上に原点を中心とする半径30円 C1 がある。 また,直 線x=2上の点P を中心とする半径1の円を C2 とする。 (1) Cī と C2 が共有点を2つ持つようなPのy座標の範囲を求めよ。 (2) C1 と C2 が共有点を2つ持つとき,その2つの共有点を通る直線 を l とする。 lに関してPと対称な位置にある点を Qとする。た だし, Pl上にあるときは Q = P とする。 P の y 座標が (1) で 求めた範囲を動くとき, 点Qの軌跡を求め, 図示せよ。 3 等式 6 √² |z² - a|dz = a² - 2a + k が成り立つ実数α がちょうど4つ存在するような実数kの範囲を求 めよ。 -1- ◇M4 (364-48)
ページ2:
4
原点を0とする座標空間内の2点A(0, 3, -5), B (5,-2,10)
に対して
+tOB
opP="{(1-toh+ton}, 20, //sts/3
t)
で定まる点Pが存在する範囲をDとする。 D に含まれる半径 10√2の
円のうち,その中心と原点との距離が最小となるものをCとする。
円 C の中心の座標を求めよ。
5 5点 A, B, C, D, E が下図のように線分でむすばれている。
...
点P1, P2, P3, を次のように定めていく。 P1 をAとする。 正の
整数nに対して, P, を端点とする線分をひとつ無作為にえらび,そ
の線分のPとは異なる端点をP+1 とする。
A
B
C
D
E
(1) P が AまたはBである確率 pn を求めよ。
(2)PがAまたはBであるとき, k = 1, 2,., nのいずれに対して
もPk=Eとはならない条件付き確率 n を求めよ。
- 2 -
◇M4 (364-49)
ページ3:
n d(n) n の約数の個数 d (n) f(n)= (1) f(2025) n 34.52 2025= d(2025) = (4+1)(2+1) = 5.3 = 15 f(2025) d(2025) 12025 3)2025 31675 3)225 3) 75 5)25 5 15 15 134.52 (325) 2 15 (答) 32.5 3
ページ4:
(2)
P: 素数
k
正の整数
f (ph) { t (ph")
f1ph) =
k+1
=
d (pk)
1pk
dip'
k+1
k+1
=
k + 2
/pk+1
k
f(ph) { t (p + )
k + 1
✓
k + 2
k+1
k+1
>0
>0 7297
≤
(k + 2) [pk
[ph > 0, √p
(k + 1) /p
(k+1) P {
k + 1 > o
なので
π į
k + 2
k+2
k+1
k+2
なので
k+1
ここで
より
k + 2
2
=
k+1
| | +
2
k+1
k+132
{
1/
2
1+1+1 51+ 1/1/1
k
①
ページ5:
|+
k+
{
3
2
2
3 2
P ≤ ( | + 1 + 1 ) ² ≤ ( 131 ) ²
9
k+1
157-24
2.
Pは素数より
P
=
k+2
2
①より
2 ≤1
k+1
2
(k+21'
(k+1)³
2
2(k
+
1)² ≤ ( k
+ 2)²
2
k² + 2k + 1 )
2
≤
k ² + 4 k + 4
2 k² + 4k+2
<
2
k² + 4k+x
2
(2 k² + 4 k + 2) - (k ² +
2 k² + 4k +
2
k'
-
+ k + 6 ) ≤0
k² - 4 k
X
50
-
20
k-2
k' - (√2)' ≤0
(k + √2) (k-2) ≤0
k>057
0
< k ≤ √2
20/2
kは正の整数より
k
=
1.
求める
P と
k
の組は
P = 2,
k
=
1
(答)
ページ6:
(3) f(n) 素数 P と [1]P 0以上の 整数たとする。 f(p^)= = 2のとき dipty 5ph +12°)=f(1) = J k+1 Tpk = 1+1 2 (2)2 † 12') = = 12 /2 √ 112より (2)より f(2°) <f(27) f (2') ≤ f (2²) > † (2³) > †(2*) >· f (2°) < f (2') ≤ f (2") > f (2³) > f (2") > · 最大値は [2] p=3のとき +(22) f(3%) f(1) =1 = 2+1 3 = 122 2 > | +(37)= 13 2 より 13 (2)より = 2 B + (3° <f (3) +(3)+(3)+(33) +(3°゜)<+(37)+(3)+(33) >
ページ7:
[3] p 最大値は fe). = 13 が5以上の素数のとき +(p°)=f(1)=1 + (p') = P≧5より 1+ 1 JP = 135 √5 2 JP 2 2 赤い 2 より + (p²) > t (p) JP (2)より f (p') > t (p³) > tip³) > † (p°) > f (p') > t (p²) > tip³) > † ... : 最大値は f(p°)=1. [1] [2] [3] より n = , 2 kr. 3kz. p 3 k₁, kz, k z P3, P4, とする 2 k kx k3 P4 km を ノ を pm +(n)=f(241.340. P = P3 k3 km Pm 0以上 整数 の 5以上の素数 . kx km P4 Pm) (k+1) (k2+1) (k3+1) k2 kz 124.34.13 P3 kx P4 (km+1) kem Pm
ページ8:
このとき = √2 = k₂+1 ki+l √3kz kx+1 m t Jp ke f (2 k₁) f (32) f (p₁²²) + (P₂ *). < ƒ (2²). † (3') · † (p₁°) + (på) = 3 2 2 √ Im km . + ( pm ) J J3 3. n = = 2 4 . - = 12 3 f(n) の最大値 3 (各) n = 12 のとき
ページ9:
2 C₁ x²+y'=32 直線 x=2上 の点P (1) P(2,t) とおく C2: (x-2)² + (9-8)²= | CC2が共有点を y もつ のは、 C₁ & C 2 の 中心間の距離と 3 半径 の 関係より P(2,t) C2 A C₁ 3-1 < OP <3+1 +t 2 < 22 > > 0 270 40なので 2 <4 -3 0 3 x + t 2 4< 4 - 2 2 2 2 + t 2 < 16 4+ t 4 <t 2 2 <16-4 0 < t² <12 0 <t² 2 ピより くにより t² <12 t² > o t = 0 t² - 12 <0 t² - (12)² < 0 3 t²-12 (t + √12) It 12) <0 t (t + 23 ) ( t 2 3 ) <0 -213 2√3 -2厚くもく厚 Pのy座標の範囲は - 2√3 < 1 <0.0 < y < 2/3 (谷)
ページ10:
(2)
Q(XY)とおく
Q
は直線
OP上の
直線 0 0P 17
C₁
ひ
y
=
x
2
Qは直線OP 上
Y =
t
2点 P Q
.
の
の
より
×
2
2
中点をする
R 12
C., C 2 9
共有点の中点
C₁
(2 共有点の 座標は
の
①
②
の
連立方程式
の
解と
一致する
x2+
y ==
32
(X-2)²
+
y
P12,t)
C2
R
3
l
Q
-3
0
3
( y − t)²= |
-
x²+ y²) - {(x-2)+(y-t)^2}=3-1
2
x
+
-
2
x² + y
2
11^2-4x+4+ 1² - 2 ty + t² )
2
+4x
4
4x+2ty
-
-
-
t'
2
y'+ity
t'
-
4
-
-
12 =0
C2 の共有点を通る
t
2
4x+
2ty
これは
C, E
直線
の方程式
lは
4x+
2ty
ーピー
12 =0
3.
=
9-1
8
直線
op l の
交点 R
の
x座標
を求める
① ③
より
4x+
4x+2t.
2
+ x
2
t² x
-
2
t
t2_12=0
12=0
ページ11:
(4+1') x = = 2 t + 12 2 t² + 12 +++4 t t'+12 t (t²+12) ①よう y 2 = +4 21t²+4) R | t2+12 t (t² + 12) -) t+4 211²+41 PQ の中点が 2 + X 2 t + Y 2 = +++4 t(t + 12) 21t²+4) Rより 12+12 = (2 t + 24 ②より 2+ = t² + 4 2 2t = +4 = 2t 2 +24 +24 2 - t² + x 2+ + 28 16 t² + x - +4 2 21t²+ 4) 2 2t 8 ①より Y t 16 8t 2 t+4 +2+4 16 21 + 4 , St t²+4 ) (⑤ 5
ページ12:
①より X = 0 のとき 2 ④より 0 = X Y=1/2x = × t 2 Y × 16 (笑)+4 16×2 4y'+4x 14Y+48%)×=16 × な ので 4(Y'+x^) = 16× X x² + y² 2 = 4× x^2-4× + Y (x-2)^2 -2' (x-2) ^ + + Y 2 Y² = 16 ④ より X = t2+4 (, J (1) 2 -2ct co 2 0² < t > 7 > 0 2 < (2/3)2 2 0 < <12 4 < t + 4 < 16 2 1 t² + 4 > 16 4 16 16 16 16 +4 > ☑ < 4 ⑦ 16 4 Y +4 ×2 2/3
ページ13:
⑦より点日の軌跡は (x-2)^+y' = 4 (1<x<4) 逆に上 の 5. ( x, y ) 12 ⑤を満たす y² = y 4 - (x-2)^ ± 4-(x-2)^ 29 + 24 (x-2)2 t = x = + 2 x 4 - (x² - 4x + 4) x2 4 x+4x 4 = + 2 x2 2 =±2 -x +4x x2 1 <x<4より 4 x <4 x 4 0 1 <3 x 0 < × ⑨ x 0 <212万⑩ 2 4 x - ⑪ -2万く - 1. 0. ① より 満たす。
ページ14:
1 < x < 4 (谷) 求める点 Qの軌跡は (x-2)+y'=4. X=1とすると (1-2)+y (-1)² + | + y y y y 2 2 4 4 4 3 (4-2)+y=x = ± 3 2 + y 4 4+ y'=4 x=4とすると 2 y ² = 0 y 次の のようになる y 2 ( 2 x2+(y-2)=4 (1≤x≤4) 2 14 x
ページ15:
[1] 3 6 )," | x² - a | d x = a²-2a+k 0 2 - a + 2a = k 2 6 / ² 1 x ² - a dx tia) y = とおく = k 6 / ² | x² - a | dx - a ² + za y = fla) > y = k の共有点の個数と が成り立つ実数aの個数と一致する 2 x - a≧0とすると a = 0 のとき x = a x = ± √a 9 <0 とすると 解 なし -Ta a x aco x - - a > o a > o | n² - a| = 2 2 x-a Jo² 1 x == a/dx = To" (x²-a) dx 612 16- - - a 2 ) 12 a = (½ ½ x² - ax].' - 0 = 61 1 1 -20) (a) = = (16-12a) - a² + La a 2 -10a +16 = - 2 a +10a) + 16 0 2 X
ページ16:
- | 10+ 5)² - 25}
= -
=
a+
2
+16
( a + 5 ) +25 + 16
(a+ 5)
2
+ 41
7107
=
16
グラつよう
y =
flas (a <u) y = ka
共有点の個数は
k> 41
のとき
0個
k
=
41
のとき
1個
16ㄑk<41のとき
16の
2 は
とき
1個
0 ≤ √a < 2
[2]
すなわち
0
≤ a < 4
のとき
50
41
616
2
|-|-| x-a (65x527) /
2
のとき)
- Ta
Ta 2
a
-(x²
a)
· 6
· | ² 1 x ² - al d x
0
Ta
2
-- 6 [["^(- (x²-03| de² + (= (x²- a) de ]
=6
0
a ) dx
=
Ta
+ ax
x) a
Ta
+
3
[ ax ] }
2
• 6 {1-a @ + a√ā)-0 + + -za- (at ^ - a/a} }
3
=
= 6 / 2050
{
3
ala)
8
3
2
+ 1 - 20 - ( -20~) |
34 +-
3
3
)
ページ17:
= == = 61 61 2a Ta 4 ata 3 + + Jaa + 16 : f (a) = 18 a = = 3 8 3 - - 2 a + - 12 a √a + 16 2 a - 2a) + data Ta おく 0 ≤ α<< より g(t) = とおく = - 2 ata 3 12a) - a² + 2 a -10a + 16 a = t' 0 ≤ t 2 - (t²)² + ft² t t + ft 3 - - 10t < 2 2 10 t + 16 2 g'(t) = - 4t³ + 24t² - 20t + 16 = - 4 t (t² 6t + 5) = - It (t − 1 ) (t-5) g'(t)=0とすると - 4t (t- 1) (t-5)=0 t = 0, 15 g(t)の増減表は t 0 g'(t) g(t) 16 - ↓ 0 + 2 > (24) LA 0 9(0) = 16 911) 9(2) 1 + 8 - 10 + 16 = 13 = - = - = - 24 + 8.2 - 16 + 64 - 10.2²+16 - 40+16 24 =
ページ18:
y=trai
(0≦a(2)とy=kの
共有点の個数は
24
y=g(t) lostく4)と g
=
ka
16
共有点の個数と一致する
グラフより
13
k≧24のとき
0個
0
2
a
16ch<24のとき
個
13ch≦16のとき
2個
k
=
13のとき
1個
k<13のとき
0個
[3]
4sa
のとき
2
6 / ² |
6
=-
0
x²-aldx
(x²-α) dx
3
- 6 [½ ½ x² - ax]
=
-
3
16 +12a
2
=
= -
6
| (x²= a; dz
-
-
6
-
2a)
if(a)
=
=
=
=
16+ 12a)
a
2
+14 a
-
-
a
2
16
16
+ La
(a²-14a)
-{la-73-49}-16
(9-7)²+49
2
-la-7) +33
16
f(4)
=
14
-
クノ
2
+33
(-3)+33
=
9 +33
=
24
0
Ta
ページ19:
:: y = tca, (a ≧ 4)とy=kの 共有点の個数は 33 k33のとき 0 k =33のとき 1個 24 24sk<33のとき 2個 k<24のとき [1][2][3]より y=fraicy= ko の 47 141 共有点 の 個数は k [2] [3] 13 16 124 33 1 | 2 2 2 2 2 2 2 1 0 0 0 C 1 2 2 1 C 計 2 4 4 4 4 3 2 k41のとき 0 k =41 のとき | k<13,33 くんく41のとき 2個 k = 13,33のとき 3個 13<k<33のとき 4個 が成り立つ 実数aが ち うど4つ 存在する んの範囲は 13<k<33 (答) - ° 0 0 ° 。 0 a
ページ20:
4 A 10,3. B 15, OP = - 5) 2.10) s[(1-t) oA+toB D 5 B t AC : r=10/2 00 が最小 0Q = (1-t) o A + t OB A 0 とおく 02 17 OA . B t: 11-t) に 内分する 3 た = / の ときの 5 Q & M, N = 5. <. +0= sts 3 5 B のとき 点々が存在する範 線分MN上 M OP = SOQ 520 A 点Pが存在する範囲Dは 0 の斜線部分 B ただし、境界を含む N F C 最小となるの の中心と原点との距離が M は 円 C と直線OMONと接するとき A の ときの円の中心をRとする 0 10/2 R 10/2 C
ページ21:
OM = = = = 5 + I ( 0, 3, −5) + — — (5,- 2.10) 10, 1/35 , 10 5 ' - 2 −4) + ((. — — — 2 ) ・4)+(1 5 -2) = (1, 2,-2) No 2 = | 10 A + OB 5 2 3 = (0, 3-5) + (5,-2,10) 5 6 = 10, , 2)+(3 . 5 - 6 5 = (3, 0, 4 ) LMON = 0 1010(R) とおく cos 0 = ここで OM ON OM ON |OM|= = = = 2+(-212 1+4+4 + = 3 0 +42 = 3 = 9 +16 = 125 = 5 1. 3 + 2.0+(-2)4 ON = = 3 - 8 == 6)
ページ22:
cos O = -5 3.5 1/3 R また 0 OR Lin = 102 2 10/2 44 OR ≠0 より 10 √2 0 Sin 2 OR cos O -1 = (1 -3 3 = = 2 0 2 ein² 21 2 800 OR² 2 10√2 ) OR 100.2 OR² 2 3 2 OR = 400 2 3 OR 2 400 = 300 4 OR>0 59 OR = 1300 = 103 OR E MN の交点をSとする 0512 LOMN の 二等分線より MS: N√ = OM: ON = 3:5 -1 50M + ON = = 3+5 511, 2 .2) 8 +3(3,0,4) B C 10/2 R て in den 10/2 5 s 3 M A
ページ23:
(5, 10, - 10) + (90) 12) = 1/1 114. 8 8 10, 2) 17.5.1) 「 OS OR= ORX Tōst = 10√3 4 = 10/3 立(7.5.1) +5 + √7² + 5² + 1² 17.5. い 2 49+25+T = 103 × 17.5.1) 175 =10万 = = 217.5. (14, 10, 2) (17.5.1) 5万 リ R (14, 10, 2) (答)
ページ24:
5 (1) Pn of A, B, C, D, E F ある確率をそれぞれ A B E An, bn, Cn, dn, en とする D anti = }} bu buti = An + Cnt du Chti = 3 en+1 = b n + en b n + 3 en 2 = Ch + dn PIAより a₁ = 1, b₁ = c₁ = d₁ = e₁ = 0 C4+1 = duti C₁ = du Anti = bn buti = An + Cnt C₁ = ant Cn 2 2 Cuti = m 174 b n + en 2 duti en+1 = bu+ = en Cu+1 2 Ch + Cn = Cn Cn+2 = but + en+1 ① (N)
ページ25:
Anti = }} bu butt = ant Cn Cn+2 = : but + 六 Cn = bn+1 an = bn+3 - An+2 ant Ch = Anti = Ch C4+2 }} bu bn +3 bn 3 An+4 - = An+2 === 3 An+1 ✓ b n + 1 + (bner an) 3 ant₂ = 1 ·3 An+2 + ( 3 arz An+2 + An+2 - 2 I av an 3 an) 6 An+4 - 2 An+2 6 9n+4 · 2 An+2 6 An+4 - 7 An+2 2 An+2 + an = 0 - = 2 an+2 + 3 an+2 - an + An = 0 3 an+2 (5) an+x α antz = Blan+2. - dan) とおく = α An+2 ß an+2 - α Ban An+4 an+4 An+4 - - L An+z Ban+2 + Lßan = 0 (L+P) an+ 2 + á Banzo 7 L+B 6 LB =
ページ26:
LB 18 の x² 解 6x - 2 - - An+4 a4e4 7 6 その 方程む 7 x + + 6 = 0 1 = 0 = 0 1)(6x-1) x = 1. - 6x = x Į + } an+z = = a4+2 + an ⑥ A4+2 = (antz and ⑦ [1]が奇数のとき ⑥ より A4+4 - A4+2 = az - a₁ 6 a = bi = C₁ = d₁ = e₁ = 0 ①より 92=0 . b₂ = 1 C₂ = dz = e₂ = 0 e3 , as = 1, bz = 0, : Anta 3 - A4+2 C = d z = — — 1/13-1/1 2 3 6 - ①より A4+4 A4+2 = f I anez an) 2 = 1 + 1" (an-an-2)
ページ27:
[2] = は n+1 las - - a₁) = 19₁ = ant2 - (n+1) = antz - n+1 h+l より) 2 (1)(3-1) 2 n+1 2 より 1/14ames+amz 2 = + 3 5 2 ant2 + 6 6 3 n+1 2 n+1 Am - ( + + + 1 + 1] antz = V 5 1 n+l h-1 nが偶数のとき ⑥ より ①より a an+4 - 4 a = + + + ( | ) + 5 antz= as - 6 =1, 2 a3 = 0 = b 2 = 1/1.63=0, 3 5 が奇数のとき) 6 az C₂ = d2=e2=0 C3=ds=1/2. 3 es=0 a4 = 0 an+4 - /antz = an+4 0 =0 an= = 2 — anez = ( f )² a an+2
ページ28:
an = laz a2 = a 2n-n = a 2n- 2. — 21 F ' ) ) = = 2 == 0 しんが偶数のとき) [1][2]より 4 h-1 a = + + + ( 1 ) + 1 an 5 しんが奇数のとき) an = しんが偶数のとき) ① より bn = 3an+1 んが奇数のとき ntiが偶数より bn = 3. anti=3.0=0 h-1 4 2 an+bn == + +0 5 5 nが偶数のとき nt)は 奇数より bu ant bu 11 + 5 n-1 = = = 0 + 3 anti 信 + 4 5 2/11+4 +41 5 3 5 + 12 ( 12 1 1 5 h } h
ページ29:
(2) pn=an+ bu より Pn リ -|53|5 3 12 + 5 + 5 12 k=1 . 2 n の いずれに対しても Ph = E と ならな い 5 一度もEに ならないで h B Pn が A, CDである 確率をそれぞれan. bn,ch. dn とおく anm=1/23 bú b'nti = an + C'm +dn c'n+ 1 = nt ==== bm 2 また ん J (nが奇数のとき) (nが偶数のとき) A B D +1 an + = 2 bu bút có an+ bnti ch +dn' = + dn butl d 2d = d = = I 1-bm - - In = - Ibn - ①とおく α) ① より α = 2 (答)
ページ30:
Ituq
数列{bu
PIAより
b
-
1
2
=
(bi-1/2)
公比-1の等比数列
1/12} は
61-1/2=161-1/2)トーリー
bw
-
bi=0
1/2
=
n-/
1-4 (1-) ( +-01
2
a'mt = 1/366
bi より
an
+
(-1)"
2
=
2
anfi
= 49
=
(1-)
4-1
+
1
(-1)"
2
+++ (-1) |
2
(-1)"
6
n+)
(-1) (-1)
(-1)"
6
6
"
2
an
1
6
+
+
(-1)"
6
3
6
+
2(-1)"
6
=
+
2
31-11"
6
6
2
(-1)"
+
3
ページ31:
nが奇数のとき
9m=
11
11
a'nt bh
2
=
2+
Pn
+
3
(-1)"
n
512+
11
4
+
5
(-1)"
+
}
n-1
5
n-L
2
4(1) 笠
{ ++ 1 + 16 +118
3+
nが偶数のとき
hn =
11
=
an' + bu'
3
Pu
+
(-1)
3
5
2+(-1)"
3
×
5 (2+(-1)"}
12
+号}
5
5
311+4(1)}
9{1+4(1)}
5/ 2 +
(-1)"}
Inが奇数のとき)
311+4
(
qn=
(答)
512+(-1)"}
inが偶数のとき)
9{1+4(1)
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