大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和6年度(2024年度)追・試験
問52 (数学Ⅰ・数学A(第5問) 問7)

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問題

大学入学共通テスト(数学)試験 令和6年度(2024年度)追・試験 問52(数学Ⅰ・数学A(第5問) 問7) (訂正依頼・報告はこちら)

三角形の各頂点から向かい合う辺またはその延長に下ろした三つの垂線は1点で交わることが知られている。この点を三角形の垂心という。
ΔABCの外心をO、垂心をH、内心をIとする。点Oに関して、点A、B、Cと対称な点を、それぞれP、Q、Rとする。直線AHと直線BCとの交点をD、直線BHと直線ACとの交点をEとする。

(2)ΔABCを三つの辺の長さがすべて異なる鋭角三角形とする。このとき、ΔABPと( ク )は相似である。なぜならば、ΔABPと( ク )はいずれも直角三角形であり、また、∠APB=( ケ )が成り立つからである。
このことから、外心O、垂心H、内心Iについての次の命題(a)、(b)の真偽の組合せとして正しいものは( コ )であることがわかる。
(a)直線AOと直線AHは直線AIに関して対称である。
(b)外心Oと垂心Hは直線AIに関して対称である。

( コ )にあてはまるものを1つ選べ。
問題文の画像
  • (a)真  (b)真
  • (a)真  (b)偽
  • (a)偽  (b)真
  • (a)偽  (b)偽

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この過去問の解説 (1件)

01

前問で、△ABPと△ACDは相似でした。
その理由は、

∠ABP=90°∠ADC=90°

∠APB=∠ACD

が成り立つからでした。

 

この相似から、Aにある角も等しくなります。

つまり、

∠BAP=∠CAD

です。

ここで、

・PはAのOに関する対称な点なので、A・O・Pは一直線上

・DはAHとBCの交点なので、A・H・Dは一直線上

です。


したがって、

∠BAP=∠BAO

∠CAD=∠CAH

となります。
 

よって、

∠BAO=∠CAH

が分かります。

選択肢2. (a)真  (b)偽

(a)

Iは内心なので、AIは∠BACの二等分線です。
つまり、

∠BAI=∠IAC

です。

さきほど分かった
∠BAO=∠CAH
と合わせると、AIをはさんで

・片方にAO

・もう片方にAH

が同じだけ開いていることになります。


したがって、直線AOと直線AHは直線AIに関して対称です。

 

(b)

ここで大事なのは、直線が対称であることと、点が対称であることは別だということです。

点Oと点Hが直線AIに関して対称なら、AはAI上にあるので、

AO=AH

でなければなりません。
つまり、AからOまでの長さと、AからHまでの長さが同じである必要があります。

しかし、前問までの相似から分かるのは、あくまで向き(角)だけです。
長さまで等しいとは分かりません。
したがって、OとHがAIに関して対称だとはいえません。

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