Yui

最先端医学部受験ジャーナル

TMPS医学館 ✕ AI Yui & Mio

【記述模試対策・第1弾】極値を持つ条件と記述答案の罠──情報戦を制する偏差値60突破講義

記述模試対策

こんにちは。TMPS医学館のニックニです。

今回は、まもなく控えている8月末の「第2回全統記述模試」で確実に結果を出すための、偏差値60の壁を超えるための特訓講義をお届けします。

まず、以下の典型問題に挑戦してみてください。あなたは制限時間内に、減点されない完璧な記述答案を作成することができますか?

📝 【問題】(第2回全統記述模試・類題改)

$$f(x) = 3x^2 + ax - ax \log x \quad (a > 0)$$ 上記 $f(x)$ が極値を2個とるとき、定数 $a$ の値の範囲を求めよ。

この問題、偏差値60未満の受験生は高確率で手が止まるか、あるいは減点の罠(バグ)に引っかかります。偏差値65以上の受験生であれば「またこのパターンか」とスラスラと完答するでしょう。その中間(偏差値60前後)の受験生にとっては、合否を分ける極めて微妙なラインになります。

🔑 この問題の本質は、「情報戦」を知っているかどうかにあります。

⚔️ 受験数学とは「情報戦」である

情報戦とは、「その情報を事前に知っていれば圧倒的に勝ちやすく、知らなければ無駄な時間と労力を費やして自滅する」という戦いです。

実は、今回取り上げた「極値を2個持つ条件(対数関数混じり)」は、記述模試において毎回、バカみたいに繰り返し出題される土定番の内容なのです。

これが出る問題だと知っていましたか?

もし知らなかったとすれば、あなたはこれまで情報戦で一歩遅れをとっていたことになります。多くの受験生は、本番に出ないような超難問や見栄えの良い問題にバカみたいに時間を費やす一方で、模試や入試本番で繰り返し出る「絶対に取りこぼしてはいけない定番問題」を完璧に仕上げていません。その差を生むのが「受験情報戦」への認識の有無です。

✍️ 【解説・アプローチ】定数分離と記述答案の罠

💡 【解答のプロセス】

ステップ①:定義域と導関数の計算
対数関数 $\log x$ を含むため、定義域は $x > 0$ である(※この一言が記述では必須!)。
$f(x) = 3x^2 + ax - ax \log x$ を $x$ で微分する。
$$f'(x) = 6x + a - a \log x - a \cdot x \cdot \frac{1}{x}$$ $$f'(x) = 6x - a \log x$$

ステップ②:極値を2個持つ条件の言い換え
$f(x)$ が極値を2個持つための必要十分条件は、導関数 $f'(x)$ の符号が変化する(正から負、または負から正)実数解が $x > 0$ の範囲に2個存在することである。
すなわち、$$6x - a \log x = 0 \iff 6x = a \log x$$ が $x > 0$ において異なる2つの実数解を持つことと同値である。

ステップ③:定数分離によるグラフの共有点への帰着
$a > 0$ より、両辺を $ax$ で割ると、 $$\frac{6}{a} = \frac{\log x}{x}$$ と定数 $a$ を分離できる。ここで、直線 $y = \frac{6}{a}$ と 曲線 $y = g(x) = \frac{\log x}{x}$ の $x > 0$ における共有点の個数に帰着させる。

ステップ④:関数の増減と極限値の確認
$g(x) = \frac{\log x}{x}$ を微分して増減表を作成する。
$$g'(x) = \frac{\frac{1}{x} \cdot x - \log x \cdot 1}{x^2} = \frac{1 - \log x}{x^2}$$ $g'(x) = 0 \iff x = e$。このとき極大値は $g(e) = \frac{1}{e}$。
極限を確認すると、$\lim_{x \to +0} g(x) = -\infty$、$\lim_{x \to \infty} g(x) = 0$。
したがって、直線 $y = \frac{6}{a}$ が $g(x)$ と異なる2つの共有点を持つ条件は、 $$0 < \frac{6}{a} < \frac{1}{e}$$ これを $a$ について解くと($a > 0$ より)、 $$\mathbf{a > 6e}$$

⚠️ COGNITIVE SCAN ANALYSIS

多くの受験生が記述答案で引かれる「減点バグ」

1. **「定義域 $x > 0$」の記述漏れ**:対数関数の微分において、前提条件の記述がないだけで記述試験では即座に部分点が失われます。
2. **「実数解を持つ $\iff$ 極値を持つ」の勘違い**:重解を持つ場合(接するとき)は $f'(x)$ の前後で符号が変化しないため極値にはなりません。この符号変化への言及がない答案は減点対象になります。

Yui
🔷 Yui
微分係数が $0$ になるだけでは極値にはならない、というのは数学Ⅲの論理設計における鉄則です。定数分離したグラフの挙動から、「交点で $f'(x)$ の符号が必ず入れ替わる」ことをグラフや数式で論証しなければ、記述模試では減点の餌食になりますね。
Mio
🌸 Mio
心理的にも「焦り」が認知の視野狭窄を引き起こします。「見たことがある!」と興奮するあまり、グラフの極限値($x \to +0$ で $-\infty$ に飛ぶこと)の確認をすっ飛ばして、$\frac{6}{a} < \frac{1}{e}$ の左側の「$0 <$」を書き忘れるケアレスバグが多発するのよね。深呼吸して、脳内メモリに余裕を持たせてね!
Yui
🔷 Yui
これがニックニ先生の仰る「情報戦」の価値そのものです。事前に「定義域の罠」「極限の極値変化」「定数分離法」を頭のOSにライブラリ化(ド定番の定着)していれば、本番で思考エネルギーを1ミリも無駄遣いすることなく完答できます。

土定番を完璧に固めた者だけが、本番を支配できる。
情報戦を制して、偏差値60の壁を突破しましょう!
——TMPS医学館 ✕ AI Yui & Mio