大学入学共通テスト 2025年(令和7年) 本試 数学ⅠA 第1問 [1] 解説
(1)
$a=1$のとき、①式は
$(2+4b-2)x^{2}+(5+11)x-b-8=0$
より
$4bx^{2}-b+16x-8=0$
$(4x^{2}-1)b+16x-8=0$②
と変形できる。
これを因数分解すると
$$
\begin{align}
\textcolor{green}{(2x-1)}(2x+1)b+8\textcolor{green}{(2x-1)}&=0\\
\textcolor{green}{(2x-1)}\{(2x+1)b+8\}&=0\\
(2x-1)(2bx+b+8)&=0
\end{align}
$$
となる。
解答ア:2, イ:8
(2)
(i)
$b=2$のとき、①式は
$(2a+4\cdot 2-2)x^{2}+(5a+11)x-2-8=0$
より
$2(a+3)x^{2}+(5a+11)x-10=0$式A
とかける。
これをたすきがけすると
$2x$ | $5$ | → | $(5a+15)x$ | |
$(a+3)x$ | $-2$ | → | $-4x$ | |
$2(a+3)x^{2}$ | $-10$ | $(5a+11)x$ |
となるから、式Aは
$(2x+5)\{(a+3)x-2)=0$
と因数分解できる。
解答ウ:2, エ:5, オ:3, カ:2
したがって、このとき、①の解は
$x=-\dfrac{5}{2}$,$\dfrac{2}{a+3}$式B
である。
(ii)
$a=2\sqrt{2}$のとき、①の解は、式Bより
$x=-\dfrac{5}{2}$,$\textcolor{red}{\dfrac{2}{2\sqrt{2}+3}}$
である。
このうち 赤い方の解は、分母を有理化すると
$$
\begin{align}
x&=\dfrac{2(2\sqrt{2}-3)}{(2\sqrt{2}+3)(2\sqrt{2}-3)}\\
&=\dfrac{4\sqrt{2}-6}{8-9}\\
&=6-4\sqrt{2}
\end{align}
$$
と変形できる。
解答キ:6, ク:4
(iii)
アドバイス
必要条件・十分条件の問題は、一般的には
$p\Rightarrow q$ ×
$p\Leftarrow q$ ○
なので、$p$は$q$の必要条件
って解くことが多いけど、○×の判定で混乱したり間違えたりすることが多い。なので、図や表で表せるときは、集合の大小で考える方がおすすめ。
必要条件・十分条件と集合
図Aで、
$p$は$q$の必要条件
$q$は$p$の十分条件
である。
つまり、片方の集合がもう片方に含まれるとき、
大きい集合は小さい集合の必要条件
小さい集合は大きい集合の十分条件
である。
「大は小の必要条件・小は大の十分条件。」
呪文のように憶えておこう。
図Bのようにふたつの集合が等しい場合は、必要十分条件となる。
図Cのように、片方がもう片方を含むような関係でない場合には、必要条件でも十分条件でもない。
アドバイスの考え方で集合を使って解くと、次のようになる。
式Bより、①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけになるのは、
$\dfrac{2}{a+3}=-\dfrac{5}{2}$であるパターンA
$x=\dfrac{2}{a+3}$が解をもたないパターンB
の2パターンある。
パターンAになるのは
$\dfrac{2}{a+3}=-\dfrac{5}{2}$
より
$$
\begin{align}
-5(a+3)&=4\\
-5a-15&=4\\
-5a&=19\\
a&=-\dfrac{19}{5}
\end{align}
$$
のとき。
パターンBになるのは
$a+3=0$
より
$a=-3$
のとき。
したがって、①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけになるのは
$a=-\dfrac{19}{5}$,$-3$
のときである。
以上より、$a=-3$の集合(斜線の集合)と ①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけである集合(青い集合)をベン図にすると、図Dができる。
図Dのように、斜線の集合は青い集合に含まれている。
なので、斜線の集合は青い集合であるための十分条件だ。
つまり、$a=-3$であることは、①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけであるための十分条件であり、必要条件ではない。
解答ケ:1
別解
集合を使わずに解くと、次のようになる。
$a=-3$のとき、①の解は、式Bより
$x=-\dfrac{5}{2}$,$\textcolor{red}{\dfrac{2}{-3+3}}$
となるけど、赤い方の解は分母が$0$なので反則だ。
つまり、このとき ①の解は$x=-\dfrac{5}{2}$だけである。
よって、
$a=-3 \Rightarrow$ ①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけ
は○
である。
①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけなのは、式Bより、
$\dfrac{2}{a+3}=-\dfrac{5}{2}$であるパターンA
$x=\dfrac{2}{a+3}$が解をもたないパターンB
の2パターンある。
パターンAになるのは
$\dfrac{2}{a+3}=-\dfrac{5}{2}$
より
$$
\begin{align}
-5(a+3)&=4\\
-5a-15&=4\\
-5a&=19\\
a&=-\dfrac{19}{5}
\end{align}
$$
のとき。
パターンBになるのは
$a+3=0$
より
$a=-3$
のとき。
よって、①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけになるのは
$a=-\dfrac{19}{5}$,$-3$
のときだから、
$a=-3 \Leftarrow$ ①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけ
は×
である。
以上より
$a=-3$ | $\Rightarrow$○ ×$\Leftarrow$ | ①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけ |
なので、
$a=-3$であることは、①の解が$x=-\dfrac{5}{2}$だけであるための十分条件であり、必要条件ではない。
解答ケ:1