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)
問題文
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。
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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)
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。
- (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
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。
(a)真
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)偽
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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