大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和4年度(2022年度)追・再試験
問68 (数学Ⅱ・数学B(第1問) 問7)

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問題

大学入学共通テスト(数学)試験 令和4年度(2022年度)追・再試験 問68(数学Ⅱ・数学B(第1問) 問7) (訂正依頼・報告はこちら)

以下( セ )・( ソ )にあてはまる組み合わせとして正しいものを選べ。

座標平面上で、直線3x+2y−39=0をl1とする。また、kを実数とし、直線kx−y−5k+12=0をl2とする。

2直線l1、l2およびx軸によって囲まれた三角形ができるとき、この三角形の周および内部からなる領域をDとする。さらに、rを正の実数とし、不等式x2+y2≦r2の表す領域をEとする。
直線l2が点(−13,0)を通る場合を考える。このとき、k=( コ )/( サ )である。さらに、DがEに含まれるようなrの値の範囲は
r≧( シス )
である。
次に、r=( シス )の場合を考える。このとき、DがEに含まれるようなkの値の範囲は
k≧( セ )/( ソ )またはk<( タチ )/( ツ )
である。
  • セ:1  ソ:2
  • セ:2  ソ:3
  • セ:3  ソ:5
  • セ:5  ソ:7

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この過去問の解説 (2件)

01

l2のx切片が重要です。

そこに注目して解きましょう。

選択肢2. セ:2  ソ:3

l1,l2,x軸で三角形が作れるようなkのもとで考えます。

具体的には、k≠0,-3/2の時です。

 

l2がx軸と平行になるのは、

k=0で傾きが0の時です。

また、l2がl1と平行になるのは、

l1:y=-3/2x+39/2と傾きが-3/2なので、

k=-3/2の時です。

 

ここで、l1とl2の交点(5,12)は必ず

円:x2+y2 =132上にあることに注目します。

DがEをはみ出すのは、

l2のx切片がEをはみ出す時です。

l2のx切片はk≠0のもとで、

5-12/kと表せます。

 

これが-13より小さい場合と13より大きい場合を考えれば良いわけです。

5-12/k<-13

18<12/k

この場合は、傾きk>0ですので、

k<2/3です。

13<5-12/k

8<-12/k

この場合、傾きk<0ですので、

k>-3/2です。

これがDがEからはみ出す場合ですので、

この逆を考え、答える範囲は

k≧2/3、k<-3/2となります。

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02

この問題は直線l2が(5,12)の点を軸に回転するイメージをもつことです。

下の図を見てください。(r=13)

上図は直線l2が(-13,0)を通っています。

直線l2の式kx-y-k+12に(x,y)=(-13,0)を代入すると

このとき、k=2/3であることが分かります。

直線l2は点(5,12)を軸として、kの値によって直線の傾きが変わります。

 

k=2/3のとき、半径13の円とちょうど(-13,0)で交わります。

もしkの値がk≦2/3となると、直線の傾きは上図よりも浅くなり、直線l2は円外でx軸との交点をもつことになります。

これでは領域Dが領域Eに含まれているとは言えません。

直線l2が円内でx軸と交点をもつためにはk≧2/3でなくてはなりません。

したがって、k≧2/3(セ:2、ソ:3)となります。

選択肢1. セ:1  ソ:2

不正解です。

選択肢2. セ:2  ソ:3

正解です。

選択肢3. セ:3  ソ:5

不正解です。

選択肢4. セ:5  ソ:7

不正解です。

まとめ

実際に座標平面に図形をかくことでイメージしやすくなります。

参考になった数0