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九州大学 2025年度
文理共通数学 文系 第4問・理系 第5問

問題

1個のさいころを3回続けて投げ,出る目を順にとする。整式

について,以下の問いに答えよ。

(1) をみたす実数の個数が1個である確率を求めよ。

(2) をみたす自然数の個数が3個である確率を求めよ。

出典:九州大学 2025年度 前期日程 第2次学力試験 文理共通 文系 第4問・理系 第5問

方針

全事象は 通りである。(1)は2次方程式 の判別式 で場合分けする。 なら実数解は の1個だけ, なら重解が と一致するときだけ実数解が1個になる。 では2次式から少なくとも2個の実数解が出るので除外する。(2)は2次式が相異なる2つの自然数解をもつ を根の和と積で列挙し, がその2根と異なる4通りを数える。

解答

全事象は,さいころを3回投げるので 通りで,いずれも同様に確からしい。

(1)

2次方程式 の判別式を とおく。 の実数解は,この2次方程式の実数解と を合わせたものである。

まず のとき,2次方程式は実数解をもたない。したがって の実数解は だけで,ちょうど1個である。 について を満たす の個数を数えると,それぞれ である。よって となる 通りである。この場合, は自由に6通りとれるので, 通りである。

次に のとき,2次方程式は重解 をもつ。 の実数解が1個になるためには,この重解と が一致しなければならない。さいころの目の範囲で ,すなわち が成り立つのは であり,それぞれ と決まる。したがって の2通りである。

のとき,2次方程式から相異なる2つの実数解が出るので, がその一方と一致しても実数解は少なくとも2個ある。よってこの場合は該当しない。

したがって,求める確率は である。

(2)

を満たす自然数 が3個になるためには,2次方程式 が相異なる2つの自然数解をもち,さらに がそれら2つとは異なる自然数でなければならない。

2次方程式の2つの自然数解を とし, とおく。このとき であり, はともにさいころの目なので である。この条件を満たす組を列挙すると, であり,対応する の5通りである。

それぞれについて, のうち,2つの根 と異なる値であればよい。したがって 通りである。よって該当する場合の数は 通りである。

求める確率は である。