大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和5年度(2023年度)追・再試験
問11 (数学Ⅰ・数学A(第1問) 問11)

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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)追・再試験 問11(数学Ⅰ・数学A(第1問) 問11) (訂正依頼・報告はこちら)

( ヒ )にあてはまるものを次のうちから1つ選べ。

△ABCにおいてBC=1であるとする。sin∠ABCとsin∠ACBに関する条件が与えられたときの△ABCの辺、角、面積について考察する。

(3)sin∠ABC=2sin∠ACBを満たす△ABCのうち、面積Sが最大となるものを求めよう。
sin∠ABC=2sin∠ACBとBC=1により

cos∠ABC=([ タ ]−[ チ ]AB2)/2AB

である。△ABCの面積Sについて調べるために、S2を考える。AB2=xとおくと

S2=−([ ツ ]/[ テト ])x2+([ ナ ]/[ ニ ])x−(1/16)

と表すことができる。したがって、S2が最大となるのはx=( ヌ )/( ネ )のとき、
すなわちAB=√( ノ )/( ハ )のときである。S>0より、このときに面積Sも最大となる。
また、面積Sが最大となる△ABCにおいて、∠ABCは( ヒ )で、∠ACBは( フ )である。
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  • 直角
  • 鈍角

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この過去問の解説 (1件)

01

S2=-9x2/16+5x/8-1/16のグラフは、上に凸になりますので、頂点の時にS2が最大となります。

S2=-9/16(x-5/9)2+25/144

x=5/9

設問より、x=AB2ですので、AB2=5/9

AB>0ですのでAB=√5/3

 

正弦定理により、AC/sinABC=AB/sinACB
AC・sinACB=AB・sinABC
また設問により、sinABC=2sinACBなので、
AC・sinACB=2AB・sinACBとなります。
したがって、AC=2AB
BC=1、AC=2ABとなります。
余弦定理により、AC2=AB2+BC2-2AB・AC・cosABC
AC=2AB、BC=1なので、
(2AB)2=AB2+12-2AB・2AB・cosABC
3AB2-1=-2AB・cosABC
cosABC=1-3AB2/2AB

 

cosABC=(1-3AB2)/2ABに、AB=√5/3を代入すると、

cosABC=(1-3・5/9)/2・√5/3

cosABC=-√5/5

 

三角形の内角の和は0°以上180°以下の範囲ですので、cosが負の値の時、その角度は鈍角と言うことができます。

したがって、ABCの角度は鈍角となります。

 

選択肢3. 鈍角

解説により、正解となります。

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