大学入学共通テスト 2021年(令和3年) 本試 数学ⅠA 第2問 [1] 解説

(1)

こういう問題は、分かりにくければ、文字ではなく数字で考えるとよい。
例えば
ストライドが2 ピッチが4 くらいでやってみる。

ストライドが2なので、
1歩で2m進む
ピッチが4なので、
1秒で4歩進む
なので、1秒で進む距離(秒速)は
2(m)×4(歩)=8(m)
だ。

問題では、
ストライドがx ピッチがz なので、上の例と同様に考えて、秒速は
x(m)×z(歩)=xz(m)
である。

解答ア:2


100(m)を秒速で割ると、100m進むのに何秒かかるか分かる。
つまり、タイムが分かる。

よって、
タイム=100xz
と表せる。

(2) イ~ク

まず、x(ストライド)とz(ピッチ)の関係式を作る。
問題文より、関係式は
x0.05大きくなると z0.1小さくなる ような一次関数なので、横軸をx,縦軸をzとすると、グラフの傾きは
zの増加量xの増加量=0.10.05
               =2
となる。

また、この関数上に、問題文中の表の1回目~3回目の点
(2.05,4.70)
(2.10,4.60)
(2.15,4.50)
が存在する。
どの点を使って関数の式を求めてもいいんだけど、ここでは桁数が少ない2番目を使う。

以上より、求める関数のグラフは
傾きが2で、 (2.10,4.60)を通る ような直線だから、
z4.60=2(x2.10)
とかける。

これを整理して、関数の式は
z=2x+4.20+4.60
z=2x+8.80式A
z=2x+445
と表せる。

解答イ:-, ウ:2, エ:4, オ:4


次は、xの定義域だ。

②式が成り立つ範囲は

x2.40式B
z4.80式C

だけど、これをxで表すと、xの定義域が求められる。

式Cに式Aを代入すると、
2x+8.804.80
より
4.002x
2.00x
とかける。

これと式Bをあわせて、xの定義域は
2.00x2.40式D
である。

解答カ:2, キ:0, ク:0

(2) ケ~ソ

さらに、
y=xz式E
とおいて、xz、つまり秒速が最大になるときを考える。

式Eにはxyzの3つの文字が含まれている。
文字が多いと面倒なので、減らそう。

式Eに式Aを代入してzを消すと、
y=x(2x+8.80)
より
y=2x(x4.40)式F
ができる。
式Dを定義域として、式Fのyが最大になるときを求めれば、それがxzの最大、つまり秒速の最大だ。


式Fのグラフは
x2の係数が負なので、上に凸の放物線 y=0になるのは,x=04.40のとき。
つまり、原点と(4.40,0)x軸と交わる。
よって、04.40の真ん中のx=2.20のときに頂点
である。
なので、式Fのグラフは、式Dの定義域に頂点が含まれる 上に凸の放物線だから、最大値は頂点だ。
以上をグラフで表すと、図Aのようになる。

図A
大学入学共通テスト2021年本試 数学ⅠA第2問[1] 解説図A

以上より、y(秒速)が最大になるのは、x(ストライド)が
x=2.20
のとき。

解答ケ:2, コ:2, サ:0


このときのピッチ(z)は、式Aにx=2.20を代入して、
z=22.20+8.80
z=4.40
である。

解答シ:4, ス:4, セ:0

さらに、このxzを式①に代入すると、タイムは
タイム=1002.20×4.40

途中式 タイム$$=1000022×44
タイム$$=1250112
タイム$$=1250121
タイム$$10.331

となるので、該当する選択肢は

である。

解答ソ:3