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46 (数学Ⅱ・数学B(第2問) 問2)
問題文
実数sは−2<s<2を満たし、実数tはt>0を満たすとする。Oを原点とする座標平面において、方程式
x2+y2=4
が表す円をC0,方程式
x2−2sx+y2−2ty+s2=0・・・・・①
が表す円をCとする。
(1)Cは、中心([ ア ],[ イ ]),半径( ウ )の円である。また、Cはsやtの値によらず( エ )と接している。
( エ )にあてはまるものを一つ選べ。
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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46(数学Ⅱ・数学B(第2問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)
実数sは−2<s<2を満たし、実数tはt>0を満たすとする。Oを原点とする座標平面において、方程式
x2+y2=4
が表す円をC0,方程式
x2−2sx+y2−2ty+s2=0・・・・・①
が表す円をCとする。
(1)Cは、中心([ ア ],[ イ ]),半径( ウ )の円である。また、Cはsやtの値によらず( エ )と接している。
( エ )にあてはまるものを一つ選べ。
- x軸
- y軸
- 直線y=x
- 直線y=−x
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この過去問の解説 (2件)
01
空欄(ア)〜(ウ)
作図してみるとわかりますが、t>0なので円の中心のがyプラス側で、
x軸上に乗ったような状態なのがわかります。
このとき-2<s<2なので、x方向の中心は-2から2までの間になります。
(図中の青色の領域は、円Cの中心が取りうる範囲となります。)
そのため、y軸、y=x、y=-xとは、s、tによって接するだけでなく、離れたり、交差します。
なお、参考までに、以下ではそれぞれの選択肢との接触判定に触れます。
x軸と接するということは、y=0のときの円Cのxの解が1個になれば良いです。
x2-2sx+y2-2ty+s2=0
x2-2sx+s2=0
(x-s)2=0
x=s
以上より、解は1つとなり、x軸と(s, 0)で接します。
y軸と接するということは、x=0のときの円Cのyの解が1個になれば良いです。
x2-2sx+y2-2ty+s2=0
y2-2ty+s2=0
yの二次方程式の判定式Dは
D=(-2t)2-4s2=4t2-4s2
Dはs,tによって0、正、負となるため、円Cとの交点の数はs,tによって変化し、常に接していません。
直線y=xと接するということは、y=xのときの円Cの解が1個になれば良いです。
x2-2sx+y2-2ty+s2=0
x2-2sx+x2-2tx+s2=0
x2-(s+t)x+s2/2=0
xの二次方程式の判定式Dは
D=(s+t)2-4(s2/2)=-s2+2st+t2
Dはs,tによって0、正、負となるため、円Cとの交点の数はs,tによって変化し、常に接していません。
直線y=-xと接するということは、y=-xのときの円Cの解が1個になれば良いです。
x2-2sx+y2-2ty+s2=0
x2+2sx+x2-2tx+s2=0
x2+(s-t)x+s2/2=0
xの二次方程式の判定式Dは
D=(s-t)2-4(s2/2)=-s2-2st+t2
Dはs,tによって0、正、負となるため、円Cとの交点の数はs,tによって変化し、常に接していません。
それぞれの項目との接触判定を計算すると時間がかかります。
作図などで実際の円が取る範囲をイメージし、回答に結びつけたいです。
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02
解答:x軸
解説:
円Cは、中心(s,t)、半径tであるため、
中心からx軸までの距離がtとなり、半径と一致するため、
sやtの値によらず、x軸と接しています。
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