大学入試センター試験 2016年(平成28年) 本試 数学ⅠA 第1問 [1] 解説

ア,イ

f(x)=(1+2a)(1x)+(2a)x
xについて整理して、
f(x)=(1+2a)+(12a)x+(2a)x=(12a+2a)x+(1+2a)=(3a+1)x+2a+1

解答ア:3, イ:1

(1)

式Aは傾き(3a+1)の直線の式。
傾きが正・0・負の3通りに場合分けすると、図A~Cのようなグラフになる。

図A
大学入試センター試験2016年本試 数学ⅠA第1問[1] 解説図A  
図B
大学入試センター試験2016年本試 数学ⅠA第1問[1] 解説図B  
図C
大学入試センター試験2016年本試 数学ⅠA第1問[1] 解説図C

図Aになるのは、傾きが正のときなので、
0<3a+1より
a<13のとき。
最小値は、式Aのx0を代入して、
2a+1

図Bになるのは、傾きが0のときなので、
3a+1=0より
a=13のとき。
このとき、f(x)=2a+1となるので、最小値も2a+1

図Cになるのは、傾きが負のときなので、
3a+1<0より、
a>13のとき。
最小値は、式Aのx1を代入して、
3a+1+2a+1=a+2

以上をまとめて、f(x)の最小値は、
a13のとき、2a+1式B

解答ウ:2, エ:1

a>13のとき、a+2式C

解答オ:-, カ:2

である。

(2)

0x1においてf(x)2(a+2)3となるためには、最小値が2(a+2)3以上であればよい。
(1)より、最小値はa13のときとa>13のときで異なるので、場合分けして考える。

式Bより、a13のときには、
2a+12(a+2)3

途中式 3(2a+1)2(a+2)
6a+32a+4
4a1
a14
これとa13の共通部分は、
14a13式D

式Cより、a>13のときには、
a+22(a+2)3

途中式 3(a+2)2(a+2)
3a+62a+4
5a2
a25
これとa>13の共通部分は、
13<a25式E

式Dと式Eをあわせて、
14a25
となる。

解答キ:1, ク:4, ケ:2, コ:5