京都大学理系 2025 年・第 3 問

は自然対数の底とする。 において定義された次の関数 を考える。

実数 を満たすとする。曲線 上の点 における接線に垂直で,点 を通る直線を とする。直線 軸と交わる点の 座標を とする。 の範囲を動くとき, のとりうる値の範囲を求めよ。

軸の交点は

を微分すると です。 では だから、接線の傾き は正になる。

は傾き で、点 を通る直線です。 とおくと となり、 にあたります。

の分数の項が を打ち消す

だから、 の分数の項は と書けます。点 は、接点 から だけ下にある。

では が打ち消し合い、 が残ります。接点を通る法線と は平行で、 軸との交点がちょうど だけずれる。

とおくと で、 です。 の範囲 にあたる。

で最小

とおきます。積の微分で となり、中かっこの中は です。

で、 では です。 の符号は で決まり、 まで減って、そのあと増える。

では で、最小値は となります。

とりうる値は

に近づくと に近づき、 に近づきます。 は範囲に入らないので、減っている側の値は 以上 未満にとどまる。

増えている側は から までで、右端の値は です。この区間で から まで切れ目なく値をとり、)では になる。

つを合わせると、 のとりうる値の範囲は です。

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