大学入学共通テスト 2023年(令和5年) 本試 数学ⅠA 第1問 [1] 解説
解説
$|x+6|\leqq 2$式A
の絶対値をはずすと
$-2\leqq x+6\leqq 2$
とかける。
この式の3辺から$6$を引いて、
$-2-6\leqq x+6-6\leqq 2-6$
より、$x$の範囲は
$-8\leqq x\leqq-4$
である。
解答ア:-, イ:8, ウ:-, エ:4
次は
$\Bigl| \textcolor{red}{(1-\sqrt{3})(a-b)(c-d)}+6 \Bigr| \leqq 2$
だけど、赤い部分を$x$と考えると 式Aと同じ式になるから、アイウエより
$-8\leqq(1-\sqrt{3})(a-b)(c-d)\leqq-4$
とかける。
この式の3辺を$1-\sqrt{3}$で割ると、
$1-\sqrt{3} \lt 0$
なので、不等号の向きは逆になって
$-\textcolor{blue}{\dfrac{8}{1-\sqrt{3}}} \geqq (a-b)(c-d) \geqq \textcolor{red}{-\dfrac{4}{1-\sqrt{3}}}$式B
となる。
この式の赤い部分は、分母を有理化すると
$-\dfrac{4(1+\sqrt{3})}{(1-\sqrt{3})(1+\sqrt{3})}=-\dfrac{4(1+\sqrt{3})}{-2}$
$\hspace{146px}=2(1+\sqrt{3})$
$\hspace{146px}=2+2\sqrt{3}$
と変形できる。
青い部分は赤い部分$\times 2$なので、
$2(2+2\sqrt{3})=4+4\sqrt{3}$
だ。
よって、式Bは
$\textcolor{blue}{4+4\sqrt{3}} \geqq(a-b)(c-d)\geqq \textcolor{red}{2+2\sqrt{3}}$
より
$\textcolor{red}{2+2\sqrt{3}} \leqq(a-b)(c-d)\leqq \textcolor{blue}{4+4\sqrt{3}}$
と表せる。
解答オ:2, カ:2, キ:4, ク:4
さらに、
$(a-b)(c-d)=4+4\sqrt{3}$①
$(a-c)(b-d)=-3+\sqrt{3}$②
のとき、
$(a-d)(c-b)$式C
の値を考える。
問題文の指示に従って、式Cを展開すると
$ac-ab-cd+bd$式C'
①,②を展開すると、
①は
$\textcolor{red}{ac}-\textcolor{blue}{ad}-\textcolor{blue}{bc}+\textcolor{red}{bd}=4+4\sqrt{3}$①'
②は
$\textcolor{red}{ab}-\textcolor{blue}{ad}-\textcolor{blue}{bc}+\textcolor{red}{cd}=-3+\sqrt{3}$②'
だ。
①',②'の左辺を式C'と見比べると、赤い項は式C'にもあるけど、青い項はない。
なので、加減法で青い項を消そう。
①'から②'を辺々引くと、
$ac$ | $-\cancel{ad}$ | $-\cancel{bc}$ | $+bd$ | $=$ | $4$ | $+4\sqrt{3}$ | |
$-)$ | $ab$ | $-\cancel{ad}$ | $-\cancel{bc}$ | $+cd$ | $=$ | $-3$ | $+\sqrt{3}$ |
$ac-ab$ | $+bd-cd$ | $=$ | $7$ | $+3\sqrt{3}$ |
より、
$ac-ab-cd+bd=7+3\sqrt{3}$
となる。
この式の左辺は式C'なので、
$(a-d)(c-b)=7+3\sqrt{3}$
であることが分かる。
解答ケ:7, コ:3