大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和7年度(2025年度)追・試験
問27 (数学Ⅰ・数学A(第3問) 問4)

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問題

大学入学共通テスト(数学)試験 令和7年度(2025年度)追・試験 問27(数学Ⅰ・数学A(第3問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)

△OABの内心をIとし、△OABの内接円と辺ABとの接点をLとする。また、△OABの内接円と辺OA,OBとの接点を、それぞれM、Nとする。さらに、∠AOB=2θ,∠OAB=2α,∠OBA=2βとおく。

(2)辺OAと直線BIとの交点をXとする。このとき、辺OA上における2点M,Xの位置関係について考えよう。そのために、∠OMIと∠OXIの大小関係を調べる。まず

∠OMI=( イウ )°

である。また、△OBXに着目し、θ+α+β=90°であることに注意して、
∠OXIをβを用いずに表すと

∠OXI=( イウ )°+( エ )−( オ )

となる。
このことから、( エ )<( オ )のとき点Xは( カ )ことがわかり、( エ )>( オ )のとき点Xは( キ )ことがわかる。

(3)直線MNとBIとの交点をPとする。

・( エ )<( オ )とする。このとき直線MN上での3点P,M,Nの位置関係に注意すると、∠ONP=( ク ),∠OBP=( ケ )となるので∠MPI=( コ )となる。したがって、4点I,M,P,( サ )は同一円周上にある。

・( エ )>( オ )とする。このとき∠MPI=( シ )となる。したがって、4点I,M,P,( サ )は( ス )。

( ク ),( ケ )にあてはまるものを一つ選べ。
  • ク:θ  ケ:180°−θ
  • ク:α  ケ:180°−α
  • ク:β  ケ:180°−β
  • ク:90°−θ  ケ:β
  • ク:90°−α  ケ:β
  • ク:90°−β  ケ:β
  • ク:180°−θ  ケ:θ
  • ク:180°−α  ケ:θ
  • ク:180°−β  ケ:θ

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この過去問の解説 (1件)

01

空欄(イ)〜(オ)

空欄(イ)〜(オ)の解説の画像へのリンク

内接円の半径IMと、内接円に接するOMのなす角は90°ですので、
∠OMI=90°

 

次に、Iが内心であることから、BIは∠OBAの二等分線なので、
∠OBI=∠OBA/2=β

よって△OXBは、

2θ+β+∠OXI=180°
∠OXI=180°-2θ-β

ここでθ+α+β=90°よりβ=90°-θ-αなので
∠OXI=180°-2θ-(90°-θ-α)
=90°+α-θ

となります。

 

空欄(カ)、(キ)

作図してみると一目瞭然ですが、
OXの長さを求めてみます。

MX≠0(つまり∠OXI≠90°)のとき、

tan∠OXI=MI/MX

MX=MI/tan∠OXI

より
OX=OM+MX

=OM+MI/tan∠OXI

となります。

 

0°<∠OXI<90°のとき(∠OXI=90°+α-θ<90° → α<θ)、
tan∠OXI>0となるためMI/tan∠OXI>0となります。よって、

OX=OM+MI/tan∠OXI>OM
図としては、上記、空欄(イ)〜(オ)で使用した図の形になります。

 

∠OXI=90°のとき(∠OXI=90°+α-θ=90° → α=θ)、

MとXが一致しますので、OX=OMとなります。

 

90°<∠OXI<180°のとき(90°<∠OXI=90°+α-θ → α>θ)、

tan∠OXI<0となるためMI/tan∠OXI<0となります。よって、

OX=OM+MI/tan∠OXI<OM
図としては以下の形になります。

空欄(カ)、(キ)の解説の画像へのリンク

 

△ONPを考えます。

点Oから延びる内心円への接線との接点がM、Nなので、

OM=ON

よって、△ONPは二等辺三角形なので、

∠ONM=∠OMN

よって、

∠MON+∠ONM+∠OMN=180°

2θ+∠ONM+∠ONM=180°

(∠ONP=)∠ONM=90°-θ

 

∠OBIは、Iが内心なので、BIは∠OBIの二等分線となるので、
(∠OBP=)∠OBI=∠OBA/2=β

まとめ

点Oから延びる円Iとの接線との接点がM、Nのとき、

OM=ON
となります。

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