共通テスト数学IIB '22年第5問 

平面上の点Oを中心とする半径1の円周上に、3点A,B,Cがあり、およびを満たすとする。t をを満たす実数とし、線分ABをt :に内分する点をPとする。また、直線OP上に点Qをとる。

(1) である。
また、実数kを用いて、と表せる。したがって、
 ・・・�@
となる。
とが垂直となるのは、のときである。

〜の解答群
(同じものを繰り返し選んでもよい。)
       
       


以下、とし、が直角であるとする。
(2) が直角であることにより、(1)のkは
 ・・・�A
となることがわかる。

平面から直線
OAを除いた部分は、直線OAを境に二つの部分に分けられる。そのうち、点Bを含む部分を,含まない部分をとする。また、平面から直線OBを除いた部分は、直線OBを境に二つの部分に分けられる。そのうち、点Aを含む部分を,含まない部分をとする。
・ならば、点Qは。
・ならば、点Qは。

,の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい。)
 に含まれ、かつに含まれる。
 に含まれ、かつに含まれる。
 に含まれ、かつに含まれる。
 に含まれ、かつに含まれる。


(3) 太郎さんと花子さんは、点Pの位置との関係について考えている。
のとき、�@と�Aにより、とわかる。

太郎:のときにも、となる場合があるかな。
花子:をt を用いて表して、を満たすt の値について考えればいいと思うよ。
太郎:計算が大変そうだね。
花子:直線OAに関して、のときの点Qと対称な点をRとしたら、となるよ。
太郎:をとを用いて表すことができれば、t の値が求められそうだね。

直線OAに関して、のときの点Qと対称な点をRとすると
となる。
のとき、となる
t の値はである。


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解答 平面ベクトルとしては、広範囲にテストしようということで、2次試験と比べると頻出とは言えない内容になっています。[タ]以降は、出題の意図を正しく理解して解かないと混乱します。

A,Bは点Oを中心とする半径1の円周上の点なので、 ・・・�B
 ・・・�C
 ・・・�D より、
ACは円の直径です。
() ・・・�E

(1)  (内積を参照)
アイ −2 ウ 3 ......[答]
(k:実数)
�Bより、
 ・・・�@ (平面ベクトルの応用を参照)
エ 1 オ 0 ......[答]
�@,�Dより、
 ・・・�F
カ 4 キ 0 ......[答]
とが垂直なので、�B,�C,�Eより、

 ∴
ク 3 ケ 5 ......[答]
で、が直角であることにより、�Fで、�@,�Cを用いて、

 ∴
∴  ・・・�A
コ 3 サ 5 シ 3 ......[答]
のときのP,つまり�Eより、となるときのPをとします。Pは、であれば、線分AB上の点であり、,に含まれます。
・ならば、�Aより、です。このときQは、直線OP上でOに関してPと反対側にあり、直線OAに関してBと反対側、直線OBに関してAと反対側の点で、に含まれ、かつに含まれる点です。
・ならば、�Aより、です。このときQは、直線OP上でOに関してPと同じ側にあり、直線OAに関してBと同じ側、直線OBに関してAと同じ側の点で、に含まれ、かつに含まれる点です。
ス 3 セ 0 ......[答]
(3) のとき、�Aより、,�Eより、 ・・・�G
�B,�Cより、
 ∴
ソ 6 ......[答]
直線OAに関して、のときの点Qと対称な点をRとすると、は直角なので、QとRの中点はCです。よって、�D,�Gより、
タ − チ 2 ツ 3 .......[答]
�Dより、
このとき、となる直線AB上の点をPとして、�Eより、

,
よって、,
テ 
3 ト 4 ......[答]



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