大学入学共通テスト 2024年(令和6年) 本試 数学ⅡB 第1問 [1] 解説

(1)

以下、問題文よりk>0k1,真数条件よりx>0の場合を考える。

(i)

y=log3xx=27を代入すると、
y=log327=3 となる。

なので、y=log3xのグラフは、
(27,3)
を通る。

解答ア:3


y=log2x5y=1を代入すると、
log2x5=1=log22 より
x5=2
x=10
となる。

したがって、y=log2x5のグラフは、
(10,1)
を通る。

解答イ:1, ウ:0

(ii)

ここで、y=logaxのグラフの復習をしておこう。

復習

y=logaxのグラフは、次のような形だ。

大学入学共通テスト2024年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 復習図

復習より、y=logkxのグラフは、kの値にかかわらず
(1,0)
を通る。

解答エ:1, オ:0

(iii)

まず、y=logkxのグラフから。

(ii)で考えたように、y=logkxのグラフは必ず(1,0)を通る。
なので、選択肢の②~⑤は不適。

y=1のときを考えると、

k=2のとき、
log2x=1=log22 なので
x=2

k=3のとき、
log3x=1=log33 なので
x=3

k=4のとき、
log4x=1=log44 なので
x=4

となるから、y=1のとき、
k=2のときのグラフが一番左
k=3のときのグラフが真ん中
k=4のときのグラフが一番左
を通る。

これにあてはまるのは、選択肢の

のグラフである。

解答カ:0


次に、y=log2kxのグラフについて。

y=log2kx
を変形すると
y=log2x+log2k
とかける。

よって、y=log2kx k=2のときy=log2x+log22式A k=3のときy=log2x+log23式B k=4のときy=log2x+log24式C と表せる。

ここで
log22<log23<log24
なので
log2x+log22<log2x+log23<log2x+log24
だから、0<xの範囲でつねに
式A<式B<式C
であることが分かる。

よって、3つのグラフは、つねに
k=2のときのグラフが一番下
k=3のときのグラフが真ん中
k=4のときのグラフが一番上
にある。

これにあてはまるのは、選択肢の

のグラフである。

解答キ:5

別解1

別解1の解説の前に、グラフの平行移動の復習をしておく。

復習

y=f(x)について、

xxpに変えると、
x軸方向にp平行移動

大学入学共通テスト2024年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 復習図

yyqに変えると、
y軸方向にq平行移動

大学入学共通テスト2024年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 復習図

y=log2kx
を変形すると、
y=log2k+log2x
より
ylog2k=log2x
とかける。

なので、復習より
y=log2kxは、y=log2xのグラフをy軸方向にlog2k平行移動したもの であることが分かる。

ここで
0<log22<log23<log24
なので、y=log2kxのグラフは、y=log2xのグラフを
k=2のとき、上に平行移動
k=3のとき、上にもっと平行移動
k=4のとき、上にもっともっと平行移動
したものだ。

したがって、3つのグラフは、つねに
k=2のときのグラフが一番下
k=3のときのグラフが真ん中
k=4のときのグラフが一番上
にある。

これにあてはまるのは、選択肢の

のグラフである。

解答キ:5

別解2

別解2の解説の前に、グラフの拡大縮小の復習をしておく。

復習

y=f(x)について、

xxsに変えると、
x軸方向にs倍に拡大

大学入学共通テスト2024年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 復習図

yytに変えると、
y軸方向にt倍に拡大

大学入学共通テスト2024年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 復習図

xsxに変えると、
x軸方向に1sに縮小

大学入学共通テスト2024年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 復習図

ytyに変えると、
y軸方向に1tに縮小

大学入学共通テスト2024年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 復習図

y=log2kx
は、y=log2xxkxを代入したものだから、復習より
y=log2kxは、y=log2xのグラフを、y軸を中心にして x軸方向に1kに縮小したもの であることが分かる。

なので、y=log2kxのグラフはy=log2xのグラフと比べて、y軸との距離が
k=2のとき、12
k=3のとき、13
k=4のとき、14
になっている。

したがって、3つのグラフは、つねに
k=2のときのグラフが一番右
k=3のときのグラフが真ん中
k=4のときのグラフが一番左
にある。

これにあてはまるのは、選択肢の

のグラフである。

解答キ:5

(2)

(i)

指数と対数の関係を復習しておくと、

復習

0<aa10<bのとき、
logab=cac=b

だった。

復習より、logxy=2
y=x2
とかける。

なので、求める図形は
y=x2のグラフのx>0x1y>0の部分 だ。

これにあてはまるのは、選択肢の

のグラフである。

解答ク:2

(ii)

不等式
0<logxy<1式D
は、中辺が対数で、右辺と左辺が対数じゃない。
この形だと比較しづらいから、右辺と左辺を対数にしよう。

{logx1=0logxx=1
を式Dに代入すると、
logx1<logxy<logxx式D'
となって、全部の辺が対数になった。

いま,x1なので、式D'は
{1<y<x(1<x)1>y>x(0<x<1)
と変形できる。

式Eの表す範囲は、
1<xのときなので、直線x=1より右 1<yなので、直線y=1より上 y<xなので、直線y=xより下 0<x0<yなので、第1象限 の共通部分だから、図Aの緑の部分だ。(境界線をのぞく)

図A
大学入学共通テスト2024年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 解説図A

式Fの表す範囲は、
x<1のときなので、直線x=1より左 y<1なので、直線y=1より下 x<yなので、直線y=xより上 0<x0<yなので、第1象限 の共通部分だから、図Aのオレンジの部分だ。(境界線をのぞく)

以上より、求める領域にあてはまるのは、選択肢の

である。

解答ケ:2