京都府立大学生命化学科の2026年度学校推薦型選抜では、総合問題の数学に、対称式、指数方程式、空間の軌跡、微分、数列の和が出題されています。

短い設問でも、式を立てる理由と計算過程を示すことが大切です。 今回は、総合問題の大問2にある数学の問1〜問5を解説します。総合問題には、数学以外の分野も含まれています。

出典:京都府立大学・2026年度生命化学科学校推薦型選抜、総合問題冊子5ページ。以下の解法・解答はスキルパスが作成したものです。

問1:和と2乗の和から、積を求める

京都府立大学 2026年度 学校推薦型選抜・生命化学科 大問2・問1 二つの実数と対称式の数式・条件をTeXで再構成
大問2・問1 二つの実数と対称式:原題の数式・条件をTeXで再構成
問題の出典:大学公式・問題PDF

2つの実数をa、bとします。a+b=2、a²+b²=2√2から、abを求められます。

2ab=(a+b)²−(a²+b²)=4−2√2

ab=2−√2

(a+b)³=a³+3a²b+3ab²+b³で、中間の二つの項は3ab(a+b)とまとめられます。したがって3乗の和には、a³+b³=(a+b)³−3ab(a+b)を使います。代入すると、8−6(2−√2)=6√2−4です。

続いて、a、bを解にもつ2次方程式はt²−2t+2−√2=0です。平方完成すると、(t−1)²=√2−1なので、2つの実数は1+√(√2−1)、1−√(√2−1)となります。

和、積、2次方程式という順に進めると、未知数を個別に求める前に計算を整理できます。

問2:指数方程式を、正の変数の2次方程式へ

京都府立大学 2026年度 学校推薦型選抜・生命化学科 大問2・問2 指数方程式の数式・条件をTeXで再構成
大問2・問2 指数方程式:原題の数式・条件をTeXで再構成
問題の出典:大学公式・問題PDF

4ˣ−2ˣ⁺¹−48=0を解きます。u=2ˣとおくと、4ˣ=u²、2ˣ⁺¹=2uです。

u²−2u−48=(u−8)(u+6)=0

u=8または−6ですが、u=2ˣは正なので−6は使えません。2ˣ=8より、答えはx=3です。

置き換えた変数の条件まで書くことで、不適切な解を除けます。 最後は元の変数xに戻してください。

問3:距離の比を、座標の式へ直す

京都府立大学 2026年度 学校推薦型選抜・生命化学科 大問2・問3 空間内の距離の比の数式・条件をTeXで再構成
大問2・問3 空間内の距離の比:原題の数式・条件をTeXで再構成
問題の出典:大学公式・問題PDF

原点OとA(3,1,1)からの距離の比がOP:AP=2:1となる点Pの軌跡です。P(x,y,z)とおくと、OP²=4AP²です。

x²+y²+z²=4{(x−3)²+(y−1)²+(z−1)²}

展開して右辺から左辺を引くと、3x²+3y²+3z²−24x−8y−8z+44=0です。3で割って各変数の平方を作ります。

x²−8x+y²−(8/3)y+z²−(8/3)z=−44/3

左辺に16+16/9+16/9を加え、右辺にも同じ数を加えると、次の式になります。

(x−4)²+(y−4/3)²+(z−4/3)²=44/9

したがって、中心(4,4/3,4/3)、半径2√11/3の球面です。空間の点の軌跡なので、円周や球の内部と取り違えないようにしましょう。

例えばP(2,2/3,2/3)では、OP=2√11/3、AP=√11/3で、比は2:1です。この点は球面の式も満たします。

この球面上の点から元の距離の比も確認できます。平方した距離はともに0以上で、OもAもこの球面上にはないため、距離の比の条件と対応します。

問4:2次関数と導関数を代入し、係数を比べる

京都府立大学 2026年度 学校推薦型選抜・生命化学科 大問2・問4 導関数を含む恒等式の数式・条件をTeXで再構成
大問2・問4 導関数を含む恒等式:原題の数式・条件をTeXで再構成
問題の出典:大学公式・問題PDF

2f(x)+xf′(x)=−12x²+3x−8を満たす2次関数を考えます。f(x)=ax²+bx+cとおけば、f′(x)=2ax+bです。

左辺は、2(ax²+bx+c)+x(2ax+b)=4ax²+3bx+2cとなります。

右辺と係数を比べると、4a=−12、3b=3、2c=−8。したがって、f(x)=−3x²+x−4です。

特定のxをいくつか代入する方法よりも、恒等式の係数を比較すると計算をまとめられます。

問5:数列の和を2倍し、項をずらして引く

京都府立大学 2026年度 学校推薦型選抜・生命化学科 大問2・問5 数列の和の数式・条件をTeXで再構成
大問2・問5 数列の和:原題の数式・条件をTeXで再構成
問題の出典:大学公式・問題PDF

S=Σₖ₌₁ⁿ k・2ᵏを求めます。等差数列と等比数列の積なので、2SとSを並べ、同じ2の累乗をそろえる方法が使えます。

S=1・2+2・2²+…+n・2ⁿ

2S=1・2²+2・2³+…+n・2ⁿ⁺¹

京都府立大学 2026年度 学校推薦型選抜・生命化学科 問5 項をずらして引く解答の途中式・スキルパス作成
問5 項をずらして引く解答の途中式:スキルパス作成の解答図
問題の出典:大学公式・問題PDF

2S−Sを取ると、途中の係数の差は−1となります。

S=n・2ⁿ⁺¹−(2+2²+…+2ⁿ)

=n・2ⁿ⁺¹−(2ⁿ⁺¹−2)

=(n−1)2ⁿ⁺¹+2

n=1なら2となり、最初の項と一致します。n=2でも、元の和は2+8=10で、式は(2−1)2³+2=10となります。端の項の残し方を間違えやすいので、小さいnで確認してみましょう。

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今回の5問は、対称式、置き換え、平方完成、係数比較など、基本的な道具の使い分けが中心です。解答を見て分かった問題も、自分で式を立てるところから解き直すことが大切です。

化学検定・生物検定の学習、実験・観察、データの整理などでも、条件をそろえて結果を確かめる経験を積めます。数値や結果だけでなく、方法を選んだ理由や、残った疑問まで整理すると、志望理由や面接にもつながります。

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