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
$4bx^{2}-b+16x-8=0$
$(4x^{2}-1)b+16x-8=0$
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
命題の真偽と必要条件・十分条件 解説図A

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
命題の真偽と必要条件・十分条件 解説図B

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
命題の真偽と必要条件・十分条件 解説図C 命題の真偽と必要条件・十分条件 解説図C

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
大学入学共通テスト2025年本試 数学ⅡB 第1問 [1] 解説図D

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