東邦大学/2023年度/一般

4東邦大学 2023年 数学 第4問解答・解説

図形と計量図形の性質図形と方程式

1問題

東邦大学2023年度第4問
共通指示:問題は1から10までの10問です。解答は解答用マークシートに記入してください。問題の文中の アイ\text{アイ}、ウエオ\text{ウエオ} などには、符号 (-)、または数字 (0∼9)(0\sim9) が入ります。ア、イ、ウ、…の一つひとつは、これらのいずれか一つに対応します。それらを解答用マークシートのア、イ、ウ、…で示された解答欄にマークして答えなさい。分数形で解答する場合は、それ以上約分できない形で答えなさい。また、符号は分子につけ、分母につけてはいけません。根号を含む形で解答する場合は、根号の中に現れる自然数が最小となる形で答えなさい。
4 △ABC\triangle ABC において、AB=5AB=5、BC=26BC=2\sqrt{6}、CA=3CA=3 とする。△ABC\triangle ABC の外接円の半径は アイウ\dfrac{\text{ア}\sqrt{\text{イ}}}{\text{ウ}} である。△ABC\triangle ABC の外心を OO、∠A\angle A の二等分線と辺 BCBC の交点を DD とするとき、OD=エオカOD=\dfrac{\text{エ}\sqrt{\text{オ}}}{\text{カ}} である。

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

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

B=(0,0)B=(0,0)、C=(26,0)C=(2\sqrt6,0) とおく。AB=5AB=5、AC=3AC=3 より、A=(u,v)A=(u,v) の uu 座標は
u=AB2+BC2−AC22BC=25+24−946=563. u=\frac{AB^2+BC^2-AC^2}{2BC} =\frac{25+24-9}{4\sqrt6}=\frac{5\sqrt6}{3}.
また u2+v2=25u^2+v^2=25 で、v>0v>0 としてよいから v=53/3v=5\sqrt3/3。従って A=(56/3,53/3)A=(5\sqrt6/3,5\sqrt3/3)。

角 CC について余弦定理から
cos⁡C=BC2+AC2−AB22⋅BC⋅AC=24+9−25126=69,sin⁡C=539. \cos C=\frac{BC^2+AC^2-AB^2}{2\cdot BC\cdot AC} =\frac{24+9-25}{12\sqrt6}=\frac{\sqrt6}{9}, \qquad \sin C=\frac{5\sqrt3}{9}.
正弦定理 AB=2Rsin⁡CAB=2R\sin C より
R=52(53/9)=332. R=\frac5{2(5\sqrt3/9)}=\frac{3\sqrt3}{2}.

角の二等分線の定理より BD:DC=AB:AC=5:3BD:DC=AB:AC=5:3 だから
D=(56/4,0). D=(5\sqrt6/4,0).
外心を O=(6,k)O=(\sqrt6,k) とおくと、OB=OCOB=OC から第1成分が 6\sqrt6 である。さらに OA=OBOA=OB より
(263)2+(533−k)2=6+k2, \left(\frac{2\sqrt6}{3}\right)^2+\left(\frac{5\sqrt3}{3}-k\right)^2=6+k^2,
これを解いて k=3/2k=\sqrt3/2。ゆえに O=(6,3/2)O=(\sqrt6,\sqrt3/2) であり、
OD2=(64)2+(32)2=98. OD^2=\left(\frac{\sqrt6}{4}\right)^2+\left(\frac{\sqrt3}{2}\right)^2=\frac98.
したがって OD=32/4OD=3\sqrt2/4。

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

  • 余弦定理
  • 正弦定理
  • 角の二等分線の性質
  • 三角形の中心
  • 座標による距離

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。

東邦大学の数学を、過去 10 年分まとめて解けるものがあったら使いたいですか?

次にやること

同じ年度の次の問題第5問へ進む数学と人間の活動(整数)

似た問題を、ほかの大学で