今回は,2024年2月12日に実施された慶應義塾大学理工学部の大学入試で出題された問題を考えてみます.取り上げるのは大問1(1)の(イ)です.あまり話題になっていませんが,この問題には出題ミス(問題文の不備)の疑惑があります(し,僕もそう思っています).この問題を,はじめに忖度して解き(恐らく出題者の想定解答),そのあとに忖度せずに解くとどうなるのかを考えていきます.
実は2024年入試では,私立大学トップの双璧をなす早稲田理工も「最大値を求めよ」という問で「最大値なし」という出題ミスをしています.ミスが正式に発表され,早大は2020年にも「体積を求めよ」という問で「体積は早稲田のミスにかこつけて,慶應が沈黙を貫いて乗り切るつもりじゃないか?という邪推はしてみたくなります.しかし,あえてこの潮流に逆らって,慶應もやらかしているよ!ということを擦り続けたい欲求が出てきたため,この記事を書くことにしました.
さて,問題視されているのは以下の問題です.
2024の約数の中で1番大きいものは2024だが,6番目に大きいものは[ア]である.2024の6乗根に最も近い自然数は[イ]である.
まあ,[ア]はいいと思います.2024の正の約数を列挙して考えてもよいですし,2024の正の約数のうち6番目に小さいもので2024を割ってもよいです.いずれにせよ,答えは
問題文を読んだとき,僕は以下のように考えました.
「2024の6乗根」と書くと,これは
という訳で,複素数平面上で各点
とまあ,こんな風に考えられるわけです.場合分けは6通りあるので,答えも高々6個あるということになります.中々骨が折れます.
しかし,そもそも虚数と最も近い自然数は高校数学で定義されていないです.さらにこの問題文は「2024の6乗根」という集合と最も近い自然数を考えさせようとする問題にも読めますが,仮にそう考えたとしても集合と自然数の距離が定義されていないです.定義不足だらけです.慶應義塾さん,やってくれるぜ.またメタ的に考えると,この問題は穴埋めなので解答欄にそんなスペースは無いでしょう.さらに例年,慶應理工の大問1は小問集合になっていることもあって,そんなに難易度・計算量の高い問題は出題されないはずです.これらを踏まえると,問題文に不備があると言わざるをえないと思います.
慶應が出したかった問題というのは,以下のようなものだったのではないかと考えています.
2024の約数の中で1番大きいものは2024だが,6番目に大きいものは[ア]である.
これならば,ちょうど良い難易度の6乗根の評価の問題になります.
実数
したがって,
結局のところ,「2024の6乗根」は,僕はしてました. 慶應の出題者は,これと同種のうっかりミスをしてしまったのではないでしょうか.
それでは,この問題の忖度Ver.と,(適宜問題文を修正した)忖度なしVer.を解いていきたいと思います.[ア]は関係ない設問なので解答は省略します.
2024の約数の中で1番大きいものは2024だが,6番目に大きいものは[ア]である.
より
が成り立つから,[イ]は
2024の約数の中で1番大きいものは2024だが,6番目に大きいものは[ア]である.2024の6乗根に最も近い自然数は[イ]である.ただし「複素数
実数の範囲では,「最も近い自然数」を数直線上での距離が最も小さい自然数と定義していました.さらに自然な拡張として,複素数の範囲では「最も近い」ことを複素数平面上での距離が最も小さいと定義しています.
2024の6乗根は,
いま
なので,
よって,
となる.これが[イ]である.
受験数学的な話をすると,解答のポイントは不等式による評価です.
2024の約数の中で1番大きいものは2024だが,6番目に大きいものは[ア]である.2024の6乗根に最も近い自然数は[イ]である.ただし,「実数
こちらは「複素数と最も近い自然数」ではなく,「
忖度なしVer.1と同様に記号を定義すると,求めるものは
を最小にする
ここで
を得る.複素数平面上で図形的に(点
受験数学的な話をすると,ポイントとなる解法は「折れ線は,折り返してなるべく伸ばせ」です.
今回は,慶應理工2024の出題ミス疑惑がある問題について解説・分析してみました.つらつらと書いてみましたが,僕は実際に現地で試験を受けてないので実際のところは分かりません.現地では問題文の訂正があったのかもしれません.まあ,X(旧Twitter)ではそのような投稿は見つけられませんが.また,大手予備校は忖度Ver.で解いているようですが,むしろ本稿の忖度なしVer.が想定解答だった可能性もあります.まあ,無いとは思いますが.解答欄には場合分けが充分書き込めるスペースがあったのかもしれません.
僕は数学専攻ではありませんが数学というのは味わい深くて面白いですね.大学受験の数学1つとっても,色々考察しがいがあります.