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45 (数学Ⅰ・数学A(第5問) 問5)

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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45(数学Ⅰ・数学A(第5問) 問5) (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。

( カ )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
  • A
  • D
  • E
  • F

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この過去問の解説 (2件)

01

問43で,∠CHG=∠FOGであることを示しました。

 

前の問題(問42)で,4点C,G,H,Oは同一円周上にあることを示しました。

 

(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。


四角形OCHGは円に内接する四角形ですから,

内角∠CHGと,その対角の外角∠FOGは等しくなります。

すなわち,∠CHG=∠FOG

 

また,問44で,∠FOG=∠DEGであることを示しました。

 


これらのことから,∠CHG=∠FOG=∠DEG=∠CEG,すなわち∠CHG=∠CEGが成り立ちます。

また,点Eは,直線CGに関して点Hと同じ側にあります。

したがって,4点C,G,H,Eは同一円周上にあります。

選択肢3. E

正解です。

まとめ

図のように2点C,Dが直線ABに関して同じ側にあるとき,

∠ACB=∠ADBならば4点A,B,C,Dは同一円周上にあります。

円の外部の点については,∠APBのように∠ACBより小さくなり,

円の内部の点については,∠AQBのように∠ACBより大きくなります。

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02

前問までの結論を踏まえ、再び円周角の定理の逆を用います。

まとめ

前問までの結果から、∠CHG=∠FOG=∠DEG=∠CEGです。これから、円周角の定理の逆より、

点C,G,H,Eが同一円周上にあるといえます。よって答えはEです。

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