共通テスト(数学) 過去問
令和8年度(2026年度)本試験
問31 (数学Ⅰ・数学A(第3問) 問(1)(オカ))

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問題

共通テスト(数学)試験 令和8年度(2026年度)本試験 問31(数学Ⅰ・数学A(第3問) 問(1)(オカ)) (訂正依頼・報告はこちら)

空間内に、AB=AC=10,BC=12である二等辺三角形ABCがある。ΔABCの内心をIとし、ΔIBCの重心をGとする。Gを通り、ΔABCを含む平面と垂直な直線上に、Gと異なる点Pがある。このとき、ΔABCを底面とする三角錐PABCについて考えよう。

直線AIと辺BCの交点をDとし、また、辺PA上の点Eは、∠PED=∠PIDを満たしているとする。なお、以下の問題において比を解答する場合は、最も簡単な整数の比で答えよ。

(1)直線BIが( ア )ことに注意すると、ΔABDにおいて線分AIとIDの長さの比を求めることができる。よって、線分ADの長さに着目すると

AI=( イ ),ID=( ウ )

であることがわかる。

また、4点E,I,D,( エ )は同一円周上にある。
よって

AE・AP=( オカ )

であることがわかる。

( オカ )にあてはまるものを選べ。

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この過去問の解説 (2件)

01

前問までで、

AB=AC=10、BC=12の二等辺三角形なので、

BD=DC=6

となります。

三平方の定理より、AD=8です。

また、BIは∠ABDを2等分するので、角の二等分線の定理から、

AI:ID=AB:BD

=10:6=5:3

となります。

AI+ID=AD=8なので、

AI=5、ID=3

です。

さらに、

∠PED=∠PIDより、同じ線分PDを見込む角が等しいため、

E、I、D、Pの4点は同一円周上にあります。

と確認しました。

選択肢3. 40

E、I、D、Pは同一円周上にあります。

また、Eは辺PA上にあるので、A、E、Pは一直線上にあります。

さらに、Dは直線AI上にあるので、A、I、Dも一直線上にあります。

したがって、点Aから円に向かって、

A-E-P

A-I-D

という2本の直線が引かれていることになります。

このとき、方べきの定理より、

AE・AP=AI・AD

です。

前問までで、AI=5、AD=8なので、

AE・AP=5×8=40

です。

よって、オカ=40となります。

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02

イ・ウより、AI=5、ID=3であることが分かっています。

また、エより、4点E,I,D,Pが同一円周上にあることが分かっています。

△ADPと、E,I,D,Pを通過する円に対して、方べきの定理から、

  AE・AP=AD・AI

  =(AI+ID)・AI

  =(5+3)・5

  =40
となります。

 

※

方べきの定理では、どの辺とどの辺をかければ良いのか、

混乱してしまうことが考えられます。

まして、試験会場では緊張しますから、公式をド忘れするということもありえる話です。

こうしたトラブルに遭遇したときに、自ら公式をつくる方法も知っておくと良いでしょう。

つまり、「相似な三角形を見つけて、比例式をたてる」というものです。

この問題で言えば、△EAI∽△DAPです。

 ・∠EAI=∠DAP   (共有)

 ・∠AEI=∠ADP
  ← 一直線なので、

   ∠AEI+∠PEI=180° ⇔ ∠AEI=180°-∠PEI 

   円に内接する四角形は、向かい合う角の和が180°なので、

   ∠ADP+∠PEI=180 ⇔ ∠AEI=180°-∠PEI

より、2組の角の大きさが等しいためです。

△EAI∽△DAPより、

 AE:AI=AD:AP

ですので、

 AE・AP=AD・AI
と、方べきの定理を再現することができました。

選択肢3. 40

AE・AP=40が正解です。

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