大学入学共通テスト 2022年(令和4年) 追試 数学ⅡB 第1問 [1] 解説

(1)

1x軸の交点のx座標は、1の式にy=0を代入して
3x+2039=0
より
x=13
である。

解答ア:1, イ:3

次の「k の値に関係なく」にはお約束があって、

復習

k の値に関係なく」と言われたら、方程式を k について整理する

だった。

2の式を k について整理すると、
kx5ky+12=0
より
k(x5)y+12=0式A
とかける。

この式の赤い部分が0のとき、つまり
x=5
のとき、式Aから k は消えて、
y+12=0
より
y=12
となる。

よって、
x=5
のときは、k がどんな値であっても
y=12
なので、2k の値に関係なく(5,12)を通る。

解答ウ:5, エ:1, オ:2

(2)

今度は、12x軸の3直線で三角形が作れない場合。
つまり、直線同士が平行(重なるときも含む)になる場合を考えればよい。

いま、1x軸とは平行じゃない。
なので、
2x 21 の2つの場合を考える。

2x軸 の場合

2の式を変形すると
y=kx5k+12
となるから、2の傾きは
k
である。

この傾きが0、つまり
k=0
のとき、2x軸は平行になり、三角形はできない。

解答カ:0

21 の場合

1の式を変形すると
2y=3x+39
y=32x+392
となるから、1の傾きは
32式B
である。

2の傾きが式Bと等しい
k=32
のとき、2つの直線は平行になる。(この場合は、12は重なる)
このとき、三角形はできない。

解答キ:-, ク:3, ケ:2

(3)

2(13,0)を通るときのkは、式Aに(13,0)を代入して、
k(135)0+12=0
より
k=1218
k=23
である。

解答コ:2, サ:3


このとき、三角形の3つの頂点を点ABCとすると、領域Dは図Aのようになる。

図A
大学入学共通テスト2022年追試 数学ⅡB第1問 [1] 解説図A

また、領域E
x2+y2r2
は、原点を中心とした半径rの円の周および内部にあたる。

よって、DEに含まれるためには、点ABCと原点との距離がr以下であればよい。
つまり、連立不等式
OAr OBr OCr      式C
が成り立てばよい。

いま、
OA=13 OB=13 OC=52+122
OC=13
である。

よって、式Cから、求めるrの範囲は
13r
であることが分かる。

解答シ:1, ス:3


r=13のとき、領域Eは図Bのようになる。

図B
大学入学共通テスト2022年追試 数学ⅡB第1問 [1] 解説図B

このとき、
OB=13=r OC=13=r なので、DEに含まれるためには、点A2x軸の交点)が、図中の赤線上にあればよい。

2は必ず点Cを通る。
よって、x軸と赤線上で交わるためには、2は図中の
青い矢印の範囲 または
オレンジの矢印の範囲 にないといけない。

2が青い矢印の範囲にあるとき

2の傾きは、図中の紫の直線の傾きより大きいか、等しい。

紫の直線は図Aの 直線AC にあたるので、傾きはで求めた
23
である。
よって、このときの2の傾きk
23k
となる。

解答セ:2, ソ:3

2がオレンジの矢印の範囲にあるとき

2は、1よりも右下がりになる。
つまり、2の傾きは 1より小さい。

式Bより、1の傾きは
32
だった。
よって、このときの2の傾きk
k<32
である。

解答タ:-, チ:3, ツ:2

別解1

Aが図Bの赤線上にあるので、
13Ax座標<13式D
とかける。

A2x軸の交点なので、2の式にy=0を代入して、x座標は
kx05k+12=0
より
kx=5k12
x=512k式E
である。

よって、式Dは
13512k<13
1812k<8式D'
と表せる。

ここで 各辺にkをかけるんだけど、kが正か負かわからない。
負のときは、かけると不等号の向きが変わってしまう。
なので、場合分けだ。

0<kのとき

式D'は
18k12<8k
18k12>8k
より
18k12
3k2
23k
12>8k
3<2k
32<k
となる。

これと、場合分けの
0<k
をあわせて、この場合のkの範囲は
23k
である。

解答セ:2, ソ:3

k<0のとき

式D'は
18k12>8k
18k12<8k
より
18k12
3k2
k23
12<8k
3>2k
k<32
となる。

これと、場合分けの
k<0
をあわせて、この場合のkの範囲は
k<32
となる。

解答タ:-, チ:3, ツ:2

別解2

式Cより
OAr
なので、
OA13
となるkの範囲を求める。

OA=|Ax座標|
で、別解1の式Eより
Ax座標=512k
だから、
|512k|13
という式が作れる。

この式の絶対値をはずすと、
13512k13
1812k8式F
とかける。

式Fは別解1の式D'とほぼ同じなので、途中計算は省略する。

式Fを解くと、式D'のときと少し違う
k3223k式F'
になるけど、キクより
k=32
のときは三角形が出来ないので不適。
なので、答えは、式F'からk=32を除いた
k<3223k
である。

解答セ:2, ソ:3, タ:-, チ:3, ツ:2