最終手段座標設定【2016年度北海道大学】

2019/11/13

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大学入試で図形問題が出た時,様々な解法があります。今の過程だと,数Aの幾何的に解く,数2の図形と方程式を利用する,数Bのベクトル,数3の複素数平面がありますね。

解けないとき,最終手段として,数2の図形と方程式があります。計算量は多くなりますが,機械的に解くことが出来ます。こういうところで介されています。

大抵は,60°や45°など,有名角が出てくると使いやすいですね。


ちなみに中学数学でもたまに使えます。(そのうち問題紹介します。)

今回は,2016年度北大の問題で,例を紹介します。模範解答は他のサイト見てください。(笑)

TITLE:最終手段座標設定

出典:2016年度 北海道大学 過去問 範囲:三角比,三角関数,ベクトル

.pdfのURL:https://drive.google.com/open?id=1BtKUPNXFJPa7cCwFTwoUSOLuSwo2YgBZ

検索用コード
最終手段座標設定     得点    /60
【出典:2016年度 北海道大学 数学2B】
 △ABCが,AB=2,AC=1+√3,∠ACB=45°をみたすとする。
(1)β=∠ABCとおくとき,sin⁡β および cos⁡2β の値を求めよ。
(2)(1)の β の値を全て求めよ。
(3)△ABCの外接円の中心をOとする。△ABCが鋭角三角形であるとき,(OC) ⃗=s(OA) ⃗+t(OB) ⃗をみたす実数s,tを求めよ。
【解答例】
(1)

図より,
AP=AC/√2=(1+√3)/√2=((√2+√6))/2
AB sin⁡β=APより,sin⁡β=((√2+√6)/2)/2=(√2+√6)/4
cos⁡2β=1-2 sin^2⁡β=1-1/8 (√2+√6)^2=-√3/2

(2)
0<β<πより,0<2β<2πであるから,
(1)より,2β=5/6 π,7/6 π
β=75°,105°

(3)
【最終手段の解答】

△ABCは鋭角三角形なので,β=5/12 π=75°となり,
∠BAC=60°となる。このとき,CB=√3となる。
図より,xy平面で,Cを原点とすると,
A(1+√3,0),B(√3,√3)となる。
点Oは3点A,B,Cを通る円の中心である。この円は,x^2+y^2+ax+by=0と表せ,
Aの座標を代入し,
4+2√3+(1+√3)a=0⋯①
Bの座標を代入し,
6+√3 (a+b)=0⋯②
①より,
a=-(4+2√3)/(1+√3)=-(4+2√3)(√3-1)/2
=-(2√3+2)/2=-√3-1であるので,②に代入し,
6+√3 (-√3-1+b)=6-3-√3+√3 b=0
b=(√3-3)/√3=1-√3
よって,x^2+y^2+(-1-√3)x+(1-√3)y=0
O((√3+1)/2,(√3-1)/2)となる。
(OC) ⃗=((-√3-1)/2,(-√3+1)/2)
(OA) ⃗=((√3+1)/2,(-√3+1)/2),(OB) ⃗=((√3-1)/2,(√3+1)/2)
(OC) ⃗=s(OA) ⃗+t(OB) ⃗とすると,
(-√3-1)/2=(√3+1)/2 s+(√3-1)/2 t⋯①
(-√3+1)/2=(-√3+1)/2 s+(√3+1)/2 t⋯②
①+②より,-√3=s+√3 t
①-②より,-1=√3 s-t
この連立方程式を解いて,
s=-√3/2,t=-1/2

【コメント】
 有名角が出てきて,ベクトル,複素数平面等分からなかったら,最終手段座標設定があります。
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