大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和5年度(2023年度)本試験
問42 (数学Ⅰ・数学A(第5問) 問2)
問題文
<手順1>
(Step1)円Oと異なる点で交わり、中心Oを通らない直線lを引く。円Oと直線lとの交点をA、Bとし、線分ABの中点Cをとる。
(Step2)円Oの周上に、点Dを∠CODが鈍角となるようにとる。直線CDを引き、円Oとの交点でDとは異なる点をEとする。
(Step3)点Dを通り直線OCに垂直な直線を引き、直線OCとの交点をFとし、円Oとの交点でDとは異なる点をGとする。
(Step4)点Gにおける円Oの接線を引き、直線lとの交点をHとする。
このとき、直線lと点Dの位置によらず、直線EHは円Oの接線である。このことは、次の構想に基づいて、後のように説明できる。
<構想>
直線EHが円Oの接線であることを証明するためには、
∠OEH=( アイ )°であることを示せばよい。
手順1の(Step1)と(Step4)により、4点C、G、H、( ウ )は同一円周上にあることがわかる。よって、∠CHG=( エ )である。
一方、点Eは円Oの周上にあることから、( エ )=( オ )がわかる。よって、∠CHG=( オ )であるので、4点C、G、H、( カ )は同一円周上にある。
この円が点( ウ )を通ることにより、∠OEH=( アイ )°を示すことができる。
( ウ )にあてはまるものを次のうちから1つ選べ。
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問題
大学入学共通テスト(数学)試験 令和5年度(2023年度)本試験 問42(数学Ⅰ・数学A(第5問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)
<手順1>
(Step1)円Oと異なる点で交わり、中心Oを通らない直線lを引く。円Oと直線lとの交点をA、Bとし、線分ABの中点Cをとる。
(Step2)円Oの周上に、点Dを∠CODが鈍角となるようにとる。直線CDを引き、円Oとの交点でDとは異なる点をEとする。
(Step3)点Dを通り直線OCに垂直な直線を引き、直線OCとの交点をFとし、円Oとの交点でDとは異なる点をGとする。
(Step4)点Gにおける円Oの接線を引き、直線lとの交点をHとする。
このとき、直線lと点Dの位置によらず、直線EHは円Oの接線である。このことは、次の構想に基づいて、後のように説明できる。
<構想>
直線EHが円Oの接線であることを証明するためには、
∠OEH=( アイ )°であることを示せばよい。
手順1の(Step1)と(Step4)により、4点C、G、H、( ウ )は同一円周上にあることがわかる。よって、∠CHG=( エ )である。
一方、点Eは円Oの周上にあることから、( エ )=( オ )がわかる。よって、∠CHG=( オ )であるので、4点C、G、H、( カ )は同一円周上にある。
この円が点( ウ )を通ることにより、∠OEH=( アイ )°を示すことができる。
( ウ )にあてはまるものを次のうちから1つ選べ。
- B
- D
- F
- O
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この過去問の解説 (2件)
01
「手順1の(Step1)と(Step4)により」というヒントを利用して考えていきましょう。
(Step1)より,ΔOABはOA=OBの二等辺三角形ですから,
辺ABの中点Cに対して∠OCB=90°が成り立ちます。
すなわち,∠OCH=90°です。
(Step4)より,OGは円Oの半径で直線GHは円Oの接線ですから,
∠OGH=90°が成り立ちます。
∠OCH=∠OGH=90°ですから,
4点C,G,H,Oは線分OHを直径とする同一円周上にあることがわかります。
同一円周上の異なる3点は一直線上に並ぶことはありません。
3点C,B,Hは一直線上にあるので,この選択肢は誤りです。
この選択肢は誤りです。
四角形CDGHが円に内接するためには∠CDG+∠CHG=180°であることが必要です。
ΔCDFは∠CFD=90°の直角三角形なので∠CDF<90°,
すなわち∠CDG<90°です。
また,直線OCと直線GHの交点をIとすると,
ΔCHIは∠HCI=90°の直角三角形なので∠CHI<90°,
すなわち∠CHG<90°です。
したがって,∠CDG+∠CHG<180°ですから,四角形CDGHは円に内接しません。
すなわち,4点C,G,H,Dは同一円周上にはありません。
この選択肢は誤りです。
四角形CFGHが円に内接するためには∠CFG+∠CHG=180°であることが必要です。
∠CFG=90°です。
また,直線OCと直線GHの交点をIとすると,
ΔCHIは∠HCI=90°の直角三角形なので∠CHI<90°,
すなわち∠CHG<90°です。
したがって,∠CFG+∠CHG<180°ですから,四角形CFGHは円に内接しません。
すなわち,4点C,G,H,Fは同一円周上にはありません。
正解です。
参考図を利用してある程度ていねいに作図すれば,B,D,Fが誤りであることは直観的にわかると思います。
一つ一つ時間をかけて検討するよりも,Oが正解であることの確認に集中した方が得策です。
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02
各点のなす角をそれぞれ見ていき、図形の性質を用いて解答する問題です。
∠OCH=90°であり、直線GHが円の接線であることから、∠OGH=90°です。
∠OCH+∠OGH=90°により、円周角の逆の性質から3点O,G,H,Cが一直線上にあります。よって答えはOです。
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