共通テスト(数学) 過去問
令和8年度(2026年度)追・再試験
問31 (数学Ⅰ・数学A(第3問) 問(3)(ii))

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問題

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

三角形の重心や外心について考察しよう。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。

(3)点Oを中心とする半径6の円Oがある。図1のように、円Oの周上に∠AOB=60°となるように2点A、Bをとる。線分ABの垂直二等分線と円Oの交点のうち、直線ABに関して点Oと同じ側にある点をCとする。また、線分ABの中点をDとし、△ABCの重心をGとする。
円Oに内接する三角形の外心は、つねに△ABCの外心と一致する。ここでは、円Oに内接し、重心も△ABCの重心と一致する三角形が、△ABC以外にいくつあるかについて考察しよう。

(i)CG:GD=( キ ):( ク )より

CG=( ケ )+( コ )√( サ )

となる。

(ii)点Pを円Oの周上の点でA、B、Cとは異なる点とする。このとき、次の条件を満たす三角形について考えよう。

【条件】
点Pを一つの頂点とし、円Oに内接し、重心がGと一致する。

点Mを直線PG上の点で、PG:GM=( キ ):( ク )を満たし、点Gに関して点Pの反対側にある点とする。このとき、PG<CGであることに注意すると、点Mは円Oの内部にあることがわかる。
点Mに着目して、(2)を振り返ると、条件を満たす三角形についての記述として、次の選択肢のうち、正しいものは( シ )であることがわかる。

( シ )にあてはまるものを1つ選べ。
問題文の画像
  • 点Pをどこにとっても、条件を満たす三角形は一つもない。
  • 点Pをどこにとっても、条件を満たす三角形はちょうど一つある。
  • 点Pをどこにとっても、条件を満たす三角形はちょうど二つある。
  • 点Pのとり方によって、条件を満たす三角形の個数が変わる。

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この過去問の解説 (1件)

01

PG:GM=2:1なので、
  PG=2GM
です。

また、Gは△ABCの重心であることから、

CG:GD=2:1なので(キ・クで確認済)、
  CG=2GD
となります。

問題文には、PG<CGであるとありました。

PG=2GM,CG=2GDを当てはめると、
  2GM<2GD
    GM<GD
となります。

従って、GDを半径とする円G(点線の円)の内部に、

点Mが存在することになります。
円Gは円Oの内部にあるので、点Mは、円Oに内部に存在することになります。

 

(2)を思い出せば、点Mを中点とする円Oの弦は、ただ1つ存在することが分かっています。

そのような1本の弦の両端をS,Tとすれば、

△PSTは円Oに内接し、

△PSTの重心は、△ABCの重心Gと一致することになります。

条件を満たす三角形は、△PSTただ1つであることが分かります。

 

※

問題文には、あっさりと

「PG<CGであることに注意すると」

と書かれていましたね。

ですが、なぜPG<CGなのか、疑問を抱いた方も多かったと思います。

問題を解いているときは、

「まぁ、そういうことなんだろう…」

と、スルーして問題ないですが、

問題を解き終わった後では、行間を補っておくべきでしょう。

 

点Pは円Oの周上で、点A,点B,点Cとは異なる点です。

このとき、
  CG=OC+OG
    =OP+OG  (OCとOPは円Oの半径)
    >PG      (△POGにおいて、三角形の成立条件から)
より、
  PG<CG
となります。

選択肢2. 点Pをどこにとっても、条件を満たす三角形はちょうど一つある。

「点Pをどこにとっても、条件を満たす三角形はちょうど一つある」が正解です。

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