共通テスト(数学) 過去問
令和4年度(2022年度)追・再試験
問121 (数学Ⅱ・数学B(第5問) 問4)

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問題

共通テスト(数学)試験 令和4年度(2022年度)追・再試験 問121(数学Ⅱ・数学B(第5問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)

以下( ク )にあてはまるものを選べ。

aを正の実数とする。Oを原点とする座標空間に4点
A1(1,0,a)、A2(0,1,a)、A3(−1,0,a)、A4(0,−1,a)がある。また、次の図のように、4点B1、B2、B3、B4を四角形A1OA2B1、A2OA3B2、A3OA4B3、A4OA1B4がそれぞれひし形になるようにとる。さらに、4点C1、C2、C3、C4を四角形A1B1C1B4、A2B2C2B1、A3B3C3B2、A4B4C4B3がそれぞれひし形になるようにとる。
ただし、座標空間における四角形を考える際には、その四つの頂点が同一平面上にあるものとする。
問題文の画像
  • 0
  • 1
  • −1
  • a2
  • a2+1
  • a2−1
  • 2a2
  • 2a2+1
  • 2a2−1

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この過去問の解説 (3件)

01

(※ベクトルOAは→OAと表記します。)
→OA4 = →B2C3 より、
→OA1・→B2C3 = →OA1・→OA4
= (1, 0, a)・(0, -1, a) = 0 + 0 + a2 = a2

 

「a2 」の選択肢が設問(ク)の解答となります。
 

選択肢4. a2

ひし形の平行な辺の関係から →OA4 = →B2C3 を利用すると、
→OA1・→OA4 の内積計算に持ち込めます。

 

内積の計算では、

(1, 0, a)・(0, -1, a) = 1・0 + 0・(-1) + a・a
= 0 + 0 + a2 = a2 のようにしています。

まとめ

前問と同じく、
座標成分を使った内積計算の設問です。

 

前問(キ)のまとめより

座標の形で(位置ベクトルの形で)表されたベクトルの内積は、
それぞれの成分同士を掛けて全て合計したものになります。
x座標はx座標同士、
y座標はy座標同士、
z座標はz座標同士の積を作り、全て足し合わせます。
その計算方法は2次元の場合も3次元の場合も同じです。
(公式の導出はどちらの場合も余弦定理を使えばできます。)

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02

図中の四角形はすべてひし形で、

向かい合う辺は平行で長さが等しいから、

同一ベクトルです。

つまり、同じ色のベクトルはすべて等しくなります。

 

なので、図の
黄色のベクトル:OA1=(1,0,a)

赤色のベクトル:OA2=(0,1,a)

緑色のベクトル:OA3=(-1,0,a)

水色のベクトル:OA4=(0,-1,a)

と表すことができます。

 

 

OA1・B2C3=(1,0,a)・(0,-1,a)

                    =1・0+0・(-1)+a・a

                    =a2

選択肢1. 0

不正解です。

選択肢2. 1

不正解です。

選択肢3. −1

不正解です。

選択肢4. a2

正解です。

選択肢5. a2+1

不正解です。

選択肢6. a2−1

不正解です。

選択肢7. 2a2

不正解です。

選択肢8. 2a2+1

不正解です。

選択肢9. 2a2−1

不正解です。

参考になった数0

03

=1・0+0・(-1)+a・a

=a2

選択肢1. 0

a2なので、不正解です。

選択肢2. 1

a2なので、不正解です。

選択肢3. −1

a2なので、不正解です。

選択肢4. a2

a2なので、正解です。

選択肢5. a2+1

a2なので、不正解です。

選択肢6. a2−1

a2なので、不正解です。

選択肢7. 2a2

a2なので、不正解です。

選択肢8. 2a2+1

a2なので、不正解です。

選択肢9. 2a2−1

a2なので、不正解です。

まとめ

前問同様、ベクトルの積を復習しましょう。

参考になった数0