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)

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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)

(1)円Oに対して、次の手順1で作図を行う。

<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。
問題文の画像
  • 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。

選択肢1. B

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。

選択肢2. D

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。

選択肢3. F

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。

選択肢4. O

正解です。

まとめ

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。

まとめ

∠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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