大学入学共通テスト 2017年(平成29年) 試行調査 数学ⅡB 第1問 [4] 解説

(1)

問題の式を
(x+1y)(y+4x)式A
とする。

アドバイス

ポイントは、解答Aと解答Bの少なくとも一方は間違いなんだけれど、なぜ間違いか、ってことだ。
問題文中で花子さんが言っているように、どちらの解答も計算は間違えていない。

間違い部分を探すために、まず相加平均と相乗平均の関係の復習をしよう。

復習

正の実数ABについて、
A+B2AB
とかける。
(等号成立はA=Bのとき)

復習より、間違い部分は、問題文に書かれていない
等号成立はA=Bのとき
って部分じゃないかと予想ができる。

その方向で考えてみよう。

まず、解答Aから。

式Aが8になるのは、①,②より
{x+1y=2xyy+4x=4yx式B
のとき。

式Bが成り立つのは ①,②の等号が成立するときで、
{x=1yy=4x式C
の2つの式が両方とも成り立つとき。

式Cの2つの式の分母を払うと
{xy=1xy=4
となるので、この両方の式を同時に満たすxyの値は存在しない。

なので、式Aの値が、解答Aの最小値である
8
になることはない。

おぉ。いきなり間違いか所を見つけてしまった。

なので、は、上の説明と同じ内容の

が当てはまる。

解答シ:2

別解

上の考え方をしない場合、選択肢をひとつずつ検討することになる。


xy+4xy=4を満たすxyの値がない場合、
xy+4xy4式D
になる。

このとき、解答Bの1行目より、
式A=xy+4xy+5
だけど、この式の赤い部分は4にはならないので、
式A9
といえる。

これは、問題文中の太郎さんの発言の
x=2y=1のときの値は3×3=9になる」
と矛盾する。

これに気づけば、計算しなくても⓪は誤りであることが分かる。

別解

気づかなければ、計算だ。

xy+4xy=4は解答Bの3行目で、この式が成り立つのは、復習よりxy=4xyのとき。

この
xy=4xy
の両辺にxyをかけて分母を払うと、
(xy)2=4
より
xy=±2
である。

xyは正の実数なので、xy=2であるxyの値は無数に存在する。
よって、⓪は誤り。


x+1y=2xyは、解答Aの①。
xy+4xy=4は、解答Bの途中式。

この両方を満たすxyの値があってもなくても、それぞれの解答の正誤には関係ない。
なので、計算するまでもなく、誤り。


x+1y=2xyは解答Aの①で、この式が成り立つのは、復習よりx=1yのとき。
y+4x=4yxは解答Aの②で、この式が成り立つのは、復習よりy=4xのとき。
よって、この両方の式が成り立つのは、
{x=1yy=4x式C
の両方が成り立つとき。

式Cの2つの式の分母を払うと
{xy=1xy=4
となるので、この両方の式を同時に満たすxyの値は存在しない。

よって、②は正しい。


②での計算より、③は誤り。


以上より、に当てはまるのは

である。

解答シ:2

(2)

(1)より、解答Aは①と②が同時に成り立たないので、
式A=8
にはならない。

一方、解答Bは
xy+4xy=4
を満たすxyの値が存在するから、最小値の
式A=9
は存在する

よって、式Aの最小値は、解答Bの
9
である。

解答:ス:9