防衛医科大学校/2022年度/一般

I防衛医科大学校 2022年 数学 第I問解答・解説

図形と計量図形の性質

1問題

防衛医科大学校2022年度第I問
∠CAB=π10, ∠ABC=π2\angle CAB=\frac{\pi}{10},\ \angle ABC=\frac{\pi}{2} の直角三角形 ABCABC において、辺 ABAB 上に AD=CD=4AD=CD=4 となる点 DD があるとする。このとき、BDBD の長さは 1\boxed{1} である。また、△ABC\triangle ABC の外接円の半径を rr、BCBC の長さを aa とするとき、aa と rr の値の積は 2\boxed{2} となる。
解答番号1および2は、それぞれ次の選択肢から選ぶ。
解答番号1の選択肢: (1) 22、(2) 1+21+\sqrt{2}、(3) 1+31+\sqrt{3}、(4) 33、(5) 1+51+\sqrt{5}。
解答番号2の選択肢: (1) 44、(2) 424\sqrt{2}、(3) 434\sqrt{3}、(4) 88、(5) 454\sqrt{5}。

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • [1] 1+51+\sqrt{5}(選択肢5)、[2] 454\sqrt{5}(選択肢5)。

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

二等辺三角形の角と正弦定理で斜辺を求め、直角三角形の三角比と外接円半径を用いた。

解答

AD=CDAD=CD なので △ACD\triangle ACD は二等辺三角形であり、DD は ABAB 上にあるから
∠CAD=∠ACD=π10,∠ADC=4π5. \angle CAD=\angle ACD=\frac\pi{10},\qquad \angle ADC=\frac{4\pi}{5}.
正弦定理より
AC=4sin⁡(4π/5)sin⁡(π/10)=4sin⁡(π/5)sin⁡(π/10)=8cos⁡π10. AC=4\frac{\sin(4\pi/5)}{\sin(\pi/10)} =4\frac{\sin(\pi/5)}{\sin(\pi/10)}=8\cos\frac\pi{10}.
直角三角形 ABCABC で AB=ACcos⁡(π/10)=8cos⁡2(π/10)AB=AC\cos(\pi/10)=8\cos^2(\pi/10)。従って
BD=AB−AD=8cos⁡2π10−4=4cos⁡π5=1+5, BD=AB-AD=8\cos^2\frac\pi{10}-4=4\cos\frac\pi5=1+\sqrt5,
ゆえに [1] は選択肢5。

直角三角形の外接円半径は斜辺の半分なので r=AC/2=4cos⁡(π/10)r=AC/2=4\cos(\pi/10)。また a=BC=ACsin⁡(π/10)=4sin⁡(π/5)a=BC=AC\sin(\pi/10)=4\sin(\pi/5)。従って
ar=16sin⁡π5cos⁡π10=8(sin⁡3π10+sin⁡π10)=45, ar=16\sin\frac\pi5\cos\frac\pi{10} =8\left(\sin\frac{3\pi}{10}+\sin\frac\pi{10}\right)=4\sqrt5,
ここでは sin⁡(π/10)=(5−1)/4\sin(\pi/10)=(\sqrt5-1)/4、sin⁡(3π/10)=(5+1)/4\sin(3\pi/10)=(\sqrt5+1)/4 を用いた。よって [2] は選択肢5。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • 三角形の性質
  • 正弦定理
  • 三角比と相互関係

答えと解答は AI で作成したものです。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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