大学入試センター試験 2016年(平成28年) 追試 数学ⅠA 第1問 [1] 解説

(1)

以下の説明では、「または」を$\cup$、「かつ」を$\cap$とかく。

まず、復習から始めよう。

復習

$\mathrm{A}\Rightarrow \mathrm{B}$の逆は、$\mathrm{A}\Leftarrow \mathrm{B}$
$\mathrm{A}\Rightarrow \mathrm{B}$裏は、$\overline{\mathrm{A}}\Rightarrow\overline{\mathrm{B}}$
$\mathrm{A}\Rightarrow \mathrm{B}$の対偶は、$\overline{\mathrm{A}}\Leftarrow\overline{\mathrm{B}}$

だった。

なので、命題Aの逆は、
「$x \gt 2$」ならば「$x^{2} \gt 2\ \cup\ x^{3} \gt 0$」

解答ア:4, イ:0

対偶は、
「$\overline{x \gt 2}$」ならば「$\overline{x^{2} \gt 2\ \cup\ x^{3} \gt 0}$」
となる。この$\overline{x^{2} \gt 2\ \cup\ x^{3} \gt 0}$の部分は、ド・モルガンの法則より
「$\overline{x \gt 2}$」ならば「$\overline{x^{2} \gt 2}\ \cap\ \overline{x^{3} \gt 0}$」
と書きなおせる。これはさらに
「$x\leqq 2$」ならば「$x^{2}\leqq 2\ \cap\ x^{3}\leqq 0$」
となる。

解答ウ:5, エ:3

(2)

頭の中だけで考えると混乱するので、面倒でも数直線を描こう。
そのためにまず不等式を解く。

$x^{2} \gt 2\ \cup\ x^{3} \gt 0$は、
$x^{2} \gt 2$
$x \lt -\sqrt{2},\ \sqrt{2} \lt x$
$x^{3} \gt 0$
$x \gt 0$
なので、図Aの範囲になる。

図A
大学入試センター試験2016年追試 数学ⅠA第1問[1] 解説図A

また、$x^{2}\leqq 2\ \cap\ x^{3}\leqq 0$は
$x^{2}\leqq 2$
$-\sqrt{2}\leqq x\leqq\sqrt{2}$
$x^{3}\leqq 0$
$x\leqq 0$
となり、図Bの範囲である。

図B
大学入試センター試験2016年追試 数学ⅠA第1問[1] 解説図B

以上から、命題Aとその逆,対偶を、それぞれ仮定を緑,結論を赤で数直線上に表すと、
命題A

図C
大学入試センター試験2016年追試 数学ⅠA第1問[1] 解説図C

命題Aの逆

図D
大学入試センター試験2016年追試 数学ⅠA第1問[1] 解説図D

命題Aの対偶

図E
大学入試センター試験2016年追試 数学ⅠA第1問[1] 解説図E

ここで命題の真偽について復習をしておこう。

復習

命題「[仮定]ならば[結論]である」について、
真になるのは
[仮定]$\subset$[結論] [仮定]$=$[結論] のとき。
つまり、[仮定]が[結論]からはみ出してなければ真。

だった。

このことから、図Cは緑の範囲(仮定)が赤い範囲(結論)よりも広いので、偽。
図Dは緑の範囲が赤い範囲に収まっているので、真。
図Eは緑の範囲が赤い範囲よりも広いので、偽。
なので、真は命題Aの逆だけである。

解答オ:1

アドバイス

命題と対偶の真偽は一致するので、この問題で対偶の真偽を確認する必要はないけれど、念のために説明した。

(3)

復習

条件$p$,$q$について、

$\left\{\begin{array}{l} p\Rightarrow q ×\\ p\Leftarrow q \text{○} \end{array}\right.$
のとき、$p$は$q$の必要条件
$\left\{\begin{array}{l} p\Rightarrow q \text{○}\\ p\Leftarrow q × \end{array}\right.$
のとき、$p$は$q$の十分条件
$\left\{\begin{array}{l} p\Rightarrow q \text{○}\\ p\Leftarrow q \text{○} \end{array}\right.$
のとき、$p$は$q$の必要十分条件
$\left\{\begin{array}{l} p\Rightarrow q ×\\ p\Leftarrow q × \end{array}\right.$
のとき、どちらでもない

だった。

(2)で 命題Aは偽,命題Aの逆は真であることが分かっている。
「$x^{2} \gt 2\ \cup\ x^{3} \gt 0$」$\Rightarrow$「$x \gt 2$」×
「$x^{2} \gt 2\ \cup\ x^{3} \gt 0$」$\Leftarrow$「$x \gt 2$」○
だから、必要条件。

解答カ:0

別解

アドバイス

$p$は$q$の何条件か考えるとき、上の解のように
$\left\{\begin{array}{l} p\Rightarrow q ×\\ p\Leftarrow q \text{○} \end{array}\right.$
なので、必要条件って解くことが多い。特に今回の問題では、命題と逆の真偽が分かっていたので上の解のように解いた。
しかし、命題と逆の真偽が分かっていない場合、○×の判定で混乱したり間違えたりすることが多い。なので、数直線やベン図で表せるときは、集合の大小で考える方がおすすめ。

ということで、集合で考える。

復習

条件$p$,$q$が表す集合が

大学入試センター試験2016年追試 数学ⅠA第1問[1] 解説図
のとき、$p$は$q$の必要条件
大学入試センター試験2016年追試 数学ⅠA第1問[1] 解説図
のとき、$p$は$q$の十分条件
大学入試センター試験2016年追試 数学ⅠA第1問[1] 解説図
のとき、$p$は$q$の必要十分条件

これ以外のとき、$p$は$q$の必要条件でも十分条件でもない


もう一度図Cを見る。
緑の範囲($x^{2} \gt 2\ \cup\ x^{3} \gt 0$)が赤い範囲($x \gt 2$)を含んでいる。
復習の一番上のパターンなので、必要条件。

解答カ:0

アドバイス

いつも集合で考える方が解きやすいとは言えないけれど、多くの問題で集合で考える方がミスが少なくてシンプルに解ける。
まず、復習の内容を憶えよう。「大は小の必要条件。」呪文のように憶えておこう。