大問1
(ア) \( 2-8 \)
1. \( -10 \) 2. \( -6 \) 3. \( 6 \) 4. \( 10 \)
(イ) \( -\dfrac{4}{5}+\dfrac{1}{4} \)
1. \( -\dfrac{21}{20} \) 2. \( -\dfrac{11}{20} \) 3. \( \dfrac{11}{20} \) 4. \( \dfrac{21}{20} \)
【解答】
2. \( -\dfrac{11}{20} \)
【解説】
\( =-\dfrac{16}{20}+\dfrac{5}{20} \)
\( =-\dfrac{11}{20} \)
(ウ) \( \dfrac{3x-y}{4}-\dfrac{5x+2y}{9} \)
1. \( \dfrac{7x-17y}{36} \) 2. \( \dfrac{7x-y}{36} \) 3. \( \dfrac{7x+y}{36} \) 4. \( \dfrac{7x+17y}{36} \)
【解答】
1. \( \dfrac{7x-17y}{36} \)
【解説】
\( =\dfrac{9(3x-y)}{36}-\dfrac{4(5x+2y)}{36} \)
\( =\dfrac{9(3x-y)-4(5x+2y)}{36} \)
\( =\dfrac{27x-9y-20x-8y}{36} \)
\( =\dfrac{7x-17y}{36} \)
(エ) \( \dfrac{10}{\sqrt{5}}+\sqrt{80} \)
1. \( 4\sqrt{5} \) 2. \( 4\sqrt{10} \) 3. \( 6\sqrt{5} \) 4. \( 6\sqrt{10} \)
【解説】
\( =\dfrac{10 \times \sqrt{5}}{\sqrt{5} \times \sqrt{5}}+4\sqrt{5} \)
\( =2\sqrt{5}+4\sqrt{5} \)
\( =6\sqrt{5} \)
(オ) \( (x-2)^2-(x+3)(x-8) \)
1. \( -x+20 \) 2. \( -x+28 \) 3. \( x+20 \) 4. \( x+28 \)
【解説】
\( =(x^2-4x+4)-(x^2-5x-24) \)
\( =x^2-4x+4-x^2+5x+24 \)
\( =x+28 \)
大問2
(ア) 連立方程式 \( \left\{ \begin{array}{} ax-by=-10 \\ bx+ay=-11 \\\end{array} \right. \) の解が \( x=3,y=2 \) であるとき,\( a,b \) の値を求めなさい。
1. \( a=-8,b=-1 \) 2. \( a=-4,b=-1 \)
3. \( a=2,b=-5 \) 4. \( a=4,b=-5 \)
【解説】
与式に \( x=3,y=2 \) を代入すると,
\( \left\{ \begin{array}{}
3a-2b=-10 \;\; ・・・ \;\; ➀ \\
3b+2a=-11 \;\; ・・・ \;\; ➁ \\
\end{array} \right. \)
➀ \( \times 3 \)
\( 9a-6b=-30 \) ・・・ ➀’
➁ \( \times 2 \)
\( 6b+4a=-22 \) ・・・ ➁’
➀’\( + \) ➁’
\( 13a=-52 \)
\( a=-4 \)
➁に代入すると,
\( 3b+2 \times (-4)=-11 \)
\( 3b-8=-11 \)
\( 3b=-3 \)
\( b=-1 \)
(イ) 2次方程式 \( 3x^2-5x-1=0 \) を解きなさい。
1. \( x=\dfrac{-5±\sqrt{13}}{6} \) 2. \( x=\dfrac{-5±\sqrt{37}}{6} \)
3. \( x=\dfrac{5±\sqrt{13}}{6} \) 4. \( x=\dfrac{5±\sqrt{37}}{6} \)
【解答】
4. \( x=\dfrac{5±\sqrt{37}}{6} \)
【解説】
解の公式より,
\( x=\dfrac{-(-5)±\sqrt{(-5)^2-4 \times 3 \times (-1)}}{2 \times 3} \)
\( =\dfrac{5±\sqrt{25+12}}{6} \)
\( =\dfrac{5±\sqrt{37}}{6} \)
(ウ) 関数 \( y=ax^2 \) について,\( x \) の変域が \( -3≦x≦2 \) のとき,\( y \) の変域は \( 0≦y≦6 \) であった。このときの \( a \) の値を求めなさい。
1. \( a=\dfrac{2}{3} \) 2. \( a=\dfrac{3}{2} \) 3. \( a=2 \) 4. \( a=3 \)
【解答】
1. \( a=\dfrac{2}{3} \)
【解説】
\( y=ax^2 \) のグラフにおいて,
\( a>0 \) で,\( x \) の変域が \( 0 \) を含むとき,\( y \) の最小値は \( 0 \) になります。
また,\( x \) の絶対値が最も大きくなるとき,\( y \) は最大値をとります。
条件より,\( x \) の変域は \( 0 \) を含んでいて,
\( y \) の最小値は \( 0 \) になっているので,
\( a>0 \) であることがわかります。
また,\( x \) の変域 \( -3≦x≦2 \) において,
\( x \) の絶対値が最も大きくなるのは \( x=-3 \) のときなので,
\( x=-3 \) のときの \( y \) の値が \( 6 \) になります。
\( y=ax^2 \) に \( x=-3,y=6 \) を代入すると,
\( 6=a \times (-3)^2 \)
\( 9a=6 \)
\( a=\dfrac{2}{3} \)
(エ) 1本 \( 150 \) 円のペンを \( x \) 本と1冊 \( 200 \) 円のノートを \( y \) 冊購入したところ,代金の合計は \( 3000 \) 円以下であった。このときの数量の関係を不等式で表しなさい。
1. \( 150x+200y≧3000 \) 2. \( 150x+200y>3000 \)
3. \( 150x+200y≦3000 \) 4. \( 150x+200y<3000 \)
【解答】
3. \( 150x+200y≦3000 \)
【解説】
1本 \( 150 \) 円のペンを \( x \) 本購入するときの代金は \( 150x \) 円
1冊 \( 200 \) 円のノートを \( y \) 冊購入するときの代金は \( 200y \) 円
なので,合計の代金は,\( 150x+200y \) 円
これが \( 3000 \) 円以下だったので,不等式で表すと,\( 150x+200y≦3000 \)
【参考】
AはB 以下 である ・・・ A \( ≦ \) B
AはB より小さい ・・・ A \( < \) B
(オ) 半径が \( 6 \; cm \) の球の体積を求めなさい。ただし,円周率は \( \pi{} \) とする。
1. \( 36\pi{} \; cm^3 \) 2. \( 144\pi{} \; cm^3 \) 3. \( 162\pi{} \; cm^3 \) 4. \( 288\pi{} \; cm^3 \)
【解答】
4. \( 288\pi{} \; cm^3 \)
【解説】
球の体積を求める公式より,
\( \dfrac{4}{3}\pi{} \times 6^3=288\pi{} \; (cm^3) \)
(カ) \( x=143,y= 47 \) のとき,\( x^2-9y^2 \) の値を求めなさい。
1. \( 284 \) 2. \( 384 \) 3. \( 568 \) 4. \( 668 \)
【解説】
与式を因数分解し,\( x=143,y= 47 \) を代入すると,
与式 \( =(x+3y)(x-3y) \)
\( =(143+3 \times 47)(143-3 \times 47) \)
\( =(143+141)(143-141) \)
\( =284 \times 2 \)
\( =568 \)
大問3
(ア) 右の図1のように,円 \( O \) の周上に,異なる3点 \( A,B,C \) を \( AB=AC \) となるようにとる。
また,点 \( A \) を含まない \( \stackrel{\huge\frown}{ BC } \) 上に2点 \( B,C \) とは異なる点 \( D \) を \( BD>CD \) となるようにとり,線分 \( AD \) と線分 \( BC \) との交点を \( E \) とする。
さらに,\( ∠CAD \) の二等分線と円 \( O \) との交点のうち,点 \( A \) とは異なる点を \( F \) とし,線分 \( AF \) と線分 \( BC \) との交点を \( G \),線分 \( AF \) と線分 \( CD \) との交点を \( H \) とする。
このとき,次の(ⅰ),(ⅱ)に答えなさい。
(ⅰ) 三角形 \( ACG \) と三角形 \( ADH \) が相似であることを次のように証明した。 (a) , (b) に最も適するものを,それぞれ選択肢の1~4の中から1つずつ選び,その番号を答えなさい。
[ 証明 ]
\( △ACG \) と \( △ADH \) において,
まず,線分 \( AF \) は \( ∠CAD \) の二等分線であるから,
\( ∠CAF=∠DAF \)
よって,\( ∠CAG=∠DAH \) ・・・ ①
次に,\( AB=AC \) より,\( △ABC \) は二等辺三角形
であり,その2つの底角は等しいから,
(a) ・・・ ➁
また,\( \stackrel{\huge\frown}{ AC } \) に対する円周角は等しいから,
\( ∠ABC=∠ADC \) ・・・ ③
②,③より,\( ∠ACB=∠ADC \)
よって, \( ∠ACG=∠ADH \) ・・・ ➃
➀,④より, (b) から,
\( △ACG \) ∽ \( △ADH \)
(a) の選択肢
1. \( ∠ABC=∠ACB \)
2. \( ∠ACB =∠ADB \)
3. \( ∠AGB =∠CGF \)
4. \( ∠BAD=∠BCD \)
(b) の選択肢
1. 1組の辺とその両端の角がそれぞれ等しい
2. 2組の辺の比とその間の角がそれぞれ等しい
3. 3組の辺の比がすべて等しい
4. 2組の角がそれぞれ等しい
【解答・解説】
(a) ・・・ 1. \( ∠ABC=∠ACB \)
(b) ・・・ 4. 2組の角がそれぞれ等しい
(ⅱ) 次の の中の 「あ」「い」 にあてはまる数字をそれぞれ0~9の中から1つずつ選び,その数字を答えなさい。
線分 \( AC \) の延長と線分 \( DF \) の延長との交点を \( I \) とする。\( ∠AID=73°,∠DHF=61° \) のとき,\( ∠AEB \) の大きさは \( \boxed{ あ \; い } \; ^\circ \) である。
【解答】
\( \boxed{ あ \; い } \; ^\circ=84° \)
【解説】
\( ∠DHF= 61° \) より,
\( ∠AHD=180°-∠DHF=119° \)
(ⅰ)より,\( △ACG \) ∽ \( △ADH \) なので,
\( ∠AGC=∠AHD=119° \)
ここから,\( ∠AGE=180°-∠AGC=61° \)
\( ∠AEB \) は \( △AEG \) の外角なので,
\( ∠AEB=x,∠DAH=y \) とすると,
\( ∠x=∠y+61° \) ・・・ ➀
線分 \( AF \) は \( ∠CAD \) の二等分線なので,
\( ∠FAI=∠DAH=y \)
\( \stackrel{\huge\frown}{ CF } \) に対する円周角なので,
\( ∠FDH=∠FAI=y \)
\( ∠HFI \) は \( △FDH \) の外角なので,
\( ∠HFI=∠FDH+∠DHF=y+61° \)
\( ∠HFD \) は \( △AFI \) の外角なので,
\( ∠HFD=∠FAI+∠AID=y+73° \)
3点 \( D,F,I \) は1直線上にあるので,
\( ∠HFI+∠HFD=180° \)
\( (y+61°)+(y+73°)=180° \)
\( 2y+134°=180° \)
\( y=23° \)
よって,\( ∠x=∠y+61°=84° \)
(イ) ある地域における,3つの中学校の1学年の生徒を対象に,家から学校までの通学時間を調べることにした。右の図2は,A中学校に通う生徒 \( 50 \) 人,B中学校に通う生徒 \( 50 \) 人,C中学校に通う生徒 \( 60 \) 人の,それぞれの通学時間を調べて中学校ごとにヒストグラムに表したものである。なお,階級はいずれも,\( 5 \) 分以上 \( 10 \) 分未満,\( 10 \) 分以上 \( 15 \) 分未満などのように,階級の幅を \( 5 \) 分にとって分けている。
また,調べた通学時間を中学校ごとに箱ひげ図に表したところ,右の図3のようになった。箱ひげ図X~Zは, A中学校,B中学校,C中学校のいずれかに対応している。
このとき,次の(ⅰ),(ⅱ)に答えなさい。

(ⅰ) 箱ひげ図X~Zと, A中学校,B中学校,C中学校の組み合わせとして最も適するものを次の1~6の中から1つ選び,その番号を答えなさい。
1. X:A中学校 Y:B中学校 Z:C中学校
2. X:A中学校 Y:C中学校 Z:B中学校
3. X:B中学校 Y:A中学校 Z:C中学校
4. X:B中学校 Y:C中学校 Z:A中学校
5. X:C中学校 Y:A中学校 Z:B中学校
6. X:C中学校 Y:B中学校 Z:A中学校
【解答】
4. X:B中学校 Y:C中学校 Z:A中学校
【解説】
3つのヒストグラムに各階級の累積度数をかき足すと
右の図のようになります。
A・B・C各中学校の中央値と第三四分位数は
【A中学校,B中学校】
中央値 ・・・ 時間の短い方から
\( 25 \) 番目と \( 26 \) 番目の平均値
第三四分位数 ・・・ 時間の短い方から \( 38 \) 番目の値
【C中学校】
中央値 ・・・ 時間の短い方から
\( 30 \) 番目と \( 31 \) 番目の平均値
第三四分位数 ・・・ 時間の短い方から
\( 45 \) 番目と \( 46 \) 番目の平均値
になります。
まず,中央値に注目すると,A中学校だけ
\( 20 \) 分以上 \( 25 \) 分未満の階級に属しているので,
あてはまる箱ひげ図は「Z」になります。
次に,第三四分位数に注目すると,
B中学校は \( 25 \) 分以上 \( 30 \) 分未満の階級
C中学校は \( 20 \) 分以上 \( 25 \) 分未満の階級
に属しているので,
あてはまる箱ひげ図は,
B中学校が「X」
C中学校が「Y」
になります。
(ⅱ) 調べた通学時間について正しく述べたものを次のⅠ~Ⅳの中からすべて選ぶとき, 最も適するものをあとの1~6の中から1つ選び, その番号を答えなさい。
Ⅰ. 3つの中学校のうち,通学時間が \( 30 \) 分以上の生徒の人数は,A中学校が最も多い。
Ⅱ. 3つの中学校のうち,通学時間が \( 10 \) 分以上 \( 15 \) 分未満の生徒の割合は,B中学校が最も大きい。
Ⅲ. 3つの中学校において,通学時間が \( 15 \) 分以上 \( 20 \) 分未満の生徒の割合はすべて等しい。
Ⅳ. 3つの中学校において,通学時間の平均値はすべて \( 25 \) 分未満である。
1.Ⅰ 2. Ⅱ 3. Ⅲ 4. Ⅳ
5. Ⅰ, Ⅱ 6. Ⅲ, Ⅳ
【解説】
Ⅰ. 3つの中学校の通学時間が \( 30 \) 分以上の生徒の人数は,
A中学校 ・・・ \( 7+2+1=10 \)(人)
B中学校 ・・・ \( 1+7+4=12 \)(人)
C中学校 ・・・ \( 5+1+1=7 \)(人)
であり,最も多いのはB中学校なので,正しくありません。
Ⅱ. 通学時間が \( 10 \) 分以上 \( 15 \) 分未満の生徒の割合というのは,相対度数のことです。
3つの中学校の \( 10 \) 分以上 \( 15 \) 分未満の階級の相対度数は,
A中学校 ・・・ \( 5 \div 50=0.10 \)
B中学校 ・・・ \( 7 \div 50=0.14 \)
C中学校 ・・・ \( 9 \div 60=0.15 \)
であり,割合が最も大きいのはC中学校なので,正しくありません。
Ⅲ. 3つの中学校の \( 15 \) 分以上 \( 20 \) 分未満の階級の相対度数は,
A中学校 ・・・ \( 10 \div 50=0.20 \)
B中学校 ・・・ \( 10 \div 50=0.20 \)
C中学校 ・・・ \( 12 \div 60=0.20 \)
であり,割合はすべて等しいので,正しい。
Ⅳ. ヒストグラムから,通学時間が \( 25 \) 分未満である人数と \( 25 \) 分以上である人数に注目すると,
A中学校 ・・・ \( 25 \) 分未満である人数は \( 32 \) 人,\( 25 \) 分以上である人数は \( 18 \) 人
B中学校 ・・・ \( 25 \) 分未満である人数は \( 27 \) 人,\( 25 \) 分以上である人数は \( 23 \) 人
C中学校 ・・・ \( 25 \) 分未満である人数は \( 46 \) 人,\( 25 \) 分以上である人数は \( 14 \) 人
であり,A中学校とC中学校は圧倒的に多くなっています。
基準とする値より小さい値の人数と大きい値の人数に大きな差があり,
はずれ値(極端に大きい値,小さい値)がないとき,平均値は,人数が多い方に寄った値になるので,
A中学校とC中学校の平均値は \( 25 \) 分未満になると推定できます。
ただし,B中学校の場合は,\( 25 \) 分未満である人数と\( 25 \) 分以上である人数に大きな差がないので,
計算して求める必要があります。
平均値は,「すべてのデータの合計値 \( \div \) データの総数」で求めることができます。
ヒストグラムにおけるすべてのデータの合計値は,各階級の「階級値 \( \times \) 度数」の合計になります。
B中学校の平均値は,
\( \dfrac{7.5 \times 9+12.5 \times 7+17.5 \times 10+22.5 \times 1+27.5 \times 11+32.5 \times 1+37.5 \times 7+42.5 \times 4}{50}=22.4 \)
なので,3つの中学校において,通学時間の平均値はすべて \( 25 \) 分未満になっています。

【参考】
A中学校の平均値は,
\( \dfrac{7.5 \times 4+12.5 \times 5+17.5 \times 10+22.5 \times 13+27.5 \times 8+32.5 \times 7+37.5 \times 2+42.5 \times 1}{50}=22.5 \)

C中学校の平均値は,
\( \dfrac{7.5 \times 14+12.5 \times 9+17.5 \times 12+22.5 \times 11+27.5 \times 7+32.5 \times 5+37.5 \times 1+42.5 \times 1}{60}=18.5 \)

(ウ) 次の の中の「う」「え」にあてはまる数字をそれぞれ0~9の中から1つずつ選び,その数字を答えなさい。
右の図4において,三角形 \( ABC \) は \( ∠ACB = 90° \) の直角三角形であり,点 \( D \) は辺 \( AB \) の中点である。
また,2点 \( E,F \) は辺 \( AC \) 上の点で,\( BC=CE \) であり,\( BF//DE \) である。
さらに,点 \( G \) は線分 \( DE \) の中点であり,点 \( H \) は線分 \( BF \) と線分 \( CG \) との交点である。
\( AB=24 \; cm,BC=12 \; cm \) のとき,線分 \( GH \) の長さは \( \boxed{ う } \)\( \; \sqrt{ \boxed{ え } } \; cm \) である。
【解答】
\( \boxed{ う } \)\( \; \sqrt{ \boxed{ え }}=6\sqrt{2} \; cm \)
【解説】
\( ∠ACB = 90°,AB:BC=24:12=2:1 \) より,
\( △ABC \) は \( 30°,60°,90° \) の直角三角形で,
補助線 \( CD \) をひくと,
\( △BCD \) は内角が \( 60° \) の二等辺三角形なので,
正三角形になります。
次に,\( △CDE \) に注目すると,
\( CD=CE=12 \; cm \) の二等辺三角形であり,
\( ∠ACB = 90°,∠BCD=60° \) なので,
\( ∠DCE=∠ACB-∠BCD=30° \)
になっています。
また,点 \( G \) は線分 \( DE \) の中点なので,
線分 \( CG \) は。\( ∠DCE \) の二等分線,
線分 \( DE \) の垂直二等分線になっています。
線分 \( CG \) が \( ∠DCE \) の二等分線になることから,
\( ∠DCG=\dfrac{1}{2}∠DCE=15° \)
になっています。
また,\( BF//DE,CG⊥DE \) より,
\( ∠CFB=90° \) なので,
\( △BCF \) において,
\( ∠CBF=180°-(90°+60°+15°)=15° \)
であり,\( ∠DBC=60° \) より,
\( ∠DBF=∠DBC-∠CBF=45° \)
になっています。
点 \( D \) から線分 \( BF \) に垂線をひき,
交点を \( I \) とすると,
\( △DBI \) は直角二等辺三角形になっています。
\( BF//DE,CG⊥DE,DI⊥BF \) より,
\( GH=DI \) なので,
\( GH=DI=\dfrac{1}{\sqrt{2}}BD=6\sqrt{2} \; (cm) \)
(エ) \( 4 \; \% \) の食塩水 \( 300 \; g \) が入ったビーカーから,食塩水 \( a \; g \) を取り出した。その後,ビーカーに残っている食塩水に食塩 \( a \; g \) を加えてよくかき混ぜたところ,\( 12 \; \% \) の食塩水になった。
このとき,\( a \) の値として正しいものを次の1~8の中から1つ選び,その番号を答えなさい。
1. \( a=18 \) 2. \( a=20 \) 3. \( a=21 \) 4. \( a=24 \)
5. \( a=25 \) 6. \( a=28 \) 7. \( a=30 \) 8. \( a=36 \)
【解説】
\( 4 \; \% \) の食塩水と\( 12 \; \% \) の食塩水に含まれる食塩の量の関係に注目します。
\( 4 \; \% \) の食塩水 \( 300 \; g \) に含まれる食塩の量は,
\( 300 \times \dfrac{4}{100}=12 \; (g) \)
取り出した \( 4 \; \% \) の食塩水 \( a \; g \) に含まれる食塩の量は,
\( a \times \dfrac{4}{100}=\dfrac{4}{100}a \; (g) \)
\( 12 \; \% \) の食塩水も \( 300 \; g \) なので,ここに含まれる食塩の量は,
\( 300 \times \dfrac{12}{100}=36 \; (g) \)
よって,食塩の量の関係を方程式として解くと,
\( 12-\dfrac{4}{100}a+a=36 \)
\( \dfrac{96}{100}a=24 \)
\( 96a=2400 \)
\( a=25 \; (g) \)
大問4
右の図において,直線①は関数 \( y=-x \) のグラフ,直線②は関数 \( y=-3x \) のグラフであり,曲線③は関数 \( y=ax^2 \) のグラフである。
点 \( A \) は直線①と曲線③との交点で,その \( x \) 座標は \( -6 \) である。点 \( B \) は曲線③上の点で,線分 \( AB \) は \( x \) 軸に平行である。点 \( C \) は直線②と線分 \( AB \) との交点である。
また,点 \( D \) は \( x \) 軸上の点で,線分 \( AD \) は \( y \) 軸に平行である。点 \( E \) は線分 \( AD \) 上の点で,\( AE=ED \) である。
さらに,原点を \( O \) とするとき,点 \( F \) は直線②上の点で,\( CO:OF=2:1 \) であり,その \( x \) 座標は正である。
このとき,次の問いに答えなさい。
(ア) 曲線③の式 \( y=ax^2 \) の \( a \) の値として正しいものを次の1~6の中から1つずつ選び,その番号を答えなさい。
1. \( a=\dfrac{1}{9} \) 2. \( a=\dfrac{1}{6} \) 3. \( a=\dfrac{2}{9} \)
4. \( a=\dfrac{1}{3} \) 5. \( a=\dfrac{4}{9} \) 6. \( a=\dfrac{2}{3} \)
【解答】
2. \( a=\dfrac{1}{6} \)
【解説】
点 \( A \) は \( y=-x \) 上の点で,\( x \) 座標が \( -6 \) なので,
\( y \) 座標は \( 6 \) になります。
\( y=ax^2 \) に \( x=-6,y=6 \) を代入すると,
\( 6=a \times (-6)^2 \)
\( 36a=6 \)
\( a=\dfrac{1}{6} \)
(イ) 直線 \( EF \) の式を \( y=mx+n \) とするときの(ⅰ) \( m \) の値と,(ⅱ) \( n \) の値として正しいものを,それぞれ次の1~6の中から1つずつ選び,その番号を答えなさい。
(ⅰ) \( m \) の値
1. \( m=-\dfrac{7}{4} \) 2. \( m=-\dfrac{12}{7} \) 3. \( m=-\dfrac{7}{5} \)
4. \( m=-1 \) 5. \( m=-\dfrac{6}{7} \) 6. \( m=-\dfrac{4}{3} \)
(ⅱ) \( n \) の値
1. \( n=-\dfrac{11}{4} \) 2. \( n=-\dfrac{18}{7} \) 3. \( n=-\dfrac{15}{7} \)
4. \( n=-2 \) 5. \( n=-\dfrac{13}{7} \) 6. \( n=-\dfrac{11}{6} \)
【解答】
(ⅰ) 5. \( m=-\dfrac{6}{7} \)
(ⅱ) 3. \( n=-\dfrac{15}{7} \)
【解説】
線分 \( AD \) は \( y \) 軸に平行であることから,点 \( A \) と点 \( D \) の \( x \) 座標は等しいので,
点 \( D \) の座標は \( D(-6,0) \) です。
線分 \( AB \) は \( x \) 軸に平行で,点 \( C \) は線分 \( AB \) 上の点であることから,
点 \( A \) と点 \( C \) の \( y \) 座標は等しいので,点 \( C \) の \( y \) 座標は \( 6 \) です。
点 \( C \) は \( y=-3x \) 上の点でもあるので,\( y=-3x \) に \( y=6 \) を代入すると,
\( 6=-3x \)
\( x=-2 \)
となり,点 \( C \) の座標は \( C(-2,6) \) です。
線分 \( AB \) と \( y \) 軸の交点を \( H \),
点 \( F \) から \( y \) 軸に垂線をひき,
交点を \( I \) とすると,
\( △OCH \) ∽ \( △OFI \) であり,
\( CH:FI=CO:OF=2:1 \)
点 \( C \) の \( x \) 座標は \( -2 \) なので,
\( CH=2,FI=1 \) であり,
点 \( F \) の \( x \) 座標は \( 1 \) になります。
点 \( F \) は \( y=-3x \) 上の点なので,
\( y=-3 \times 1=-3 \)
であり,点 \( F \) の座標は \( F(1,-3) \) です。
また,点 \( E \) は線分 \( AD \) の中点なので,
点 \( E \) の座標は \( E(-6,3) \) です。
ここから,直線 \( EF \) の傾き \( m \) は,
\( m=\dfrac{-3-3}{1-(-6)}=-\dfrac{6}{7} \)
\( y=-\dfrac{6}{7}x+n \) に \( x=1,y=-3 \) を代入すると,
\( -3=-\dfrac{6}{7} \times 1+n \)
\( n=-3+\dfrac{6}{7} \)
\( =-\dfrac{15}{7} \)
(ウ) 次の の中の「お」「か」「き」 にあてはまる数字をそれぞれ0~9の中から1つずつ選び,その数字を答えなさい。
線分 \( BD \) 上に点 \( G \) を,三角形 \( CEF \) と三角形 \( COG \) の面積の比が \( △CEF:△COG=3:2 \) で,その \( x \) 座標が正となるようにとる。このときの,点 \( G \) の \( x \) 座標は \( \dfrac{\boxed{ \; おか \; } }{\boxed{ \; き \; }} \) である。
【解答】
\( \dfrac{\boxed{ \; おか \; } }{\boxed{ \; き \; }}=\dfrac{24}{7} \)
【解説】
\( CO:OF=2:1 \) より,\( CF:CO=3:2 \) なので,
\( △CEF:△COG=3:2 \) になるとき,高さは等しくなります。
点 \( E \) を通り,直線➁と平行な直線と
\( x \) 軸の交点を \( E’ \),
点 \( G \) を通り,直線➁と平行な直線と
\( x \) 軸の交点を \( G’ \) とすると,
等積変形の考え方より,
\( △CEF=△CE’F,△COG=△COG’ \)
になります。
また,\( OE’=OG’ \) となるとき,
\( △CE’F \) と\( △COG’ \) の高さは等しくなります。
直線 \( EE’ \) は \( y=-3x \) と平行なので,
傾きは \( -3 \) であり,\( E(-6,3) \) であることから,
\( E’(-5,0) \) になっています。
このとき,\( OE’=OG’=5 \) なので,
\( G’(5,0) \) になっています。
直線 \( GG’ \) は \( y=-3x \) と平行なので,
この直線の式を \( y=-3x+b \) とすると,
\( G’(5,0) \) を通るので,
\( 0=-3 \times 5+b \)
\( b=15 \)
よって,直線 \( GG’ \) の式は \( y=-3x+15 \)
直線 \( BD \) は \( B(6,6),D(-6,0) \) を通るので,
傾き \( =\dfrac{6-0}{6-(-6)}=\dfrac{1}{2} \)
直線 \( BD \) の式を \( y=\dfrac{1}{2}x+c \) とし,
\( x=6,y=6 \) を代入すると,
\( 6=\dfrac{1}{2} \times 6+c \)
\( c=3 \)
よって,直線 \( BD \) の式は \( y=\dfrac{1}{2}x+3 \)
点 \( G \) は直線 \( GG’ \) と直線 \( BD \) の交点なので,
\( -3x+15=\dfrac{1}{2}x+3 \)
\( -6x+30=x+6 \)
\( 7x=24 \)
\( x=\dfrac{24}{7} \)
OE’=OG’ となるとき,△CE'Fと△COG'の高さは等しくなる?
点 \( E’,G’ \) から直線➁に垂線をひき,交点を \( P,Q \) とすると,
\( PE’ \) は \( △OPE’ \) の高さ,\( QG’ \) は \( △OQG’ \) の高さになっています。
ここから,\( OE’=OG’ \) であるとき,\( PE’=QG’ \) になることを確認していきます。
\( △OPE’ \) と \( △OQG’ \) において,
\( PE’//QG’ \) であり,
錯角は等しいので,\( ∠PE’O=∠QG’O \) ・・・ ➀
対頂角は等しいので,\( ∠POE’=∠QOG’ \) ・・・ ➁
仮定より,\( OE’=OG’ \) ・・・ ➂
①②③より,
1組の辺とその両端の角がそれぞれ等しいので,
\( △OPE’ \) と \( △OQG’ \)
対応する辺は等しいので,\( PE’=QG’ \)
よって,\( OE’=OG’ \) であるとき,\( PE’=QG’ \) である,
つまり,\( OE’=OG’ \) であるとき,\( △CE’F \) と\( △COG’ \) の高さは等しくなります。
大問5
右の図1のように,\( 1,2,3,4,5,6 \) の数が1つずつ書かれた6枚のカードがある。
大,小2つのさいころを同時に1回投げ,大きいさいころの出た目の数を \( a \),小さいさいころの出た目の数を \( b \) とする。出た目の数によって,次の【操作1】,【操作2】を順に行い,残ったカードについて考える。
【操作1】 \( a \) の約数が書かれたカードをすべて取り除く。
【操作2】 \( b \) が書かれたカードを取り除く。ただし,【操作1】により, \( b \) が書かれたカードをすでに
取り除いていた場合は,残っているカードのうち,最も大きい数が書かれたカードを取り除く。
例
大きいさいころの出た目の数が \( 4 \),小さいさいころの出目の数が \( 2 \) のとき,\( a=4,b=2 \) だから,
【操作1】 図1の \( \fbox{1} \) と \( \fbox{2} \) と \( \fbox{4} \) のカードを取り除くと,図2のようになる。
【操作2】 【操作1】で \( \fbox{2} \) のカードをすでに取り除いているので,図2の,最も大きい数が書かれた \( \fbox{6} \) のカードを取り除くと,図3のようになる。
この結果,残ったカードは \( \fbox{3},\fbox{5} \) となる。
いま,図1の状態で,大,小2つのさいころを同時に1回投げるとき,次の問いに答えなさい。ただし,大,小2つのさいころはともに,\( 1 \) から \( 6 \) までのどの目が出ることも同様に確からしいものとする。
(ア) 次の の中の「く」「け」「こ」にあてはまる数字をそれぞれ0~9の中から1つずつ選び,その数字を答えなさい。
残ったカードが,\( \fbox{4} \) のカード1枚だけとなる確率は \( \dfrac{\boxed{ \; く \; }}{\boxed{ \; けこ \; }} \) である。
【解答】
\( \dfrac{\boxed{ \; く \; }}{\boxed{ \; けこ \; }}=\dfrac{5}{36} \)
【解説】
【操作2】では必ず1枚のカードを取り除くことに注目すると,
残ったカードが,\( \fbox{4} \) のカード1枚だけになるためには,
【操作1】が終わった段階で,2枚のカードが残っている必要がある。
つまり,【操作1】では,4枚のカードを取り除く必要があります。
【操作1】で取り除くカードを考えると,
\( a=1 \) のとき ・・・ \( \fbox{1} \)
\( a=2 \) のとき ・・・ \( \fbox{1},\fbox{2} \)
\( a=3 \) のとき ・・・ \( \fbox{1},\fbox{3} \)
\( a=4 \) のとき ・・・ \( \fbox{1},\fbox{2},\fbox{4} \)
\( a=5 \) のとき ・・・ \( \fbox{1},\fbox{5} \)
\( a=6 \) のとき ・・・ \( \fbox{1},\fbox{2},\fbox{3},\fbox{6} \)
なので,4枚のカードを取り除くことができるのは \( a=6 \) のときだけです。
また,そのとき残るカードは \( \fbox{4},\fbox{5} \) なので,
【操作2】では \( \fbox{5} \) のカードを取り除けばいいことになります。
\( \fbox{5} \) のカードを取り除くことになるのは,
\( b=5 \) または,\( b=1,2,3,6 \) のときです。
よって,残ったカードが,\( \fbox{4} \) のカード1枚だけになるのは,
\( (a,b)=(6,1),(6,2),(6,3),(6,5),(6,6) \) の5通りなので,
その確率は \( \dfrac{5}{36} \)
(イ) 次の の中の「さ」「し」「す」にあてはまる数字をそれぞれ0~9の中から1つずつ選び,その数字を答えなさい。
残ったカードに,\( \fbox{6} \) のカードが含まれる確率は \( \dfrac{\boxed{ \; さ \; }}{\boxed{ \; しす \; } } \) である。
【解答】
\( \dfrac{\boxed{ \; さ \; }}{\boxed{ \; しす \; }}=\dfrac{5}{12} \)
【解説】
残ったカードに,\( \fbox{6} \) のカードが含まれない場合を考えると,
場合分け1:【操作1】で \( \fbox{6} \) のカードが取り除かれるとき
\( a=6 \) であれば \( b \) の値は何でもいいので,
\( (a,b)=(6,1),(6,2),(6,3),(6,4),(6,5),(6,6) \) の6通り
場合分け2:【操作2】で \( \fbox{6} \) のカードが取り除かれるとき
場合分け2-1:直接 \( \fbox{6} \) のカードを取り除くとき
\( a≠6,b=6 \) のときなので,
\( (a,b)=(1,6),(2,6),(3,6),(4,6),(5,6) \) の5通り
場合分け2-2:残っている最も大きい数のカードとして \( \fbox{6} \) のカードを取り除くとき
\( a≠6 \) かつ \( b \) の値が \( a \) の約数であるときなので,
\( (a,b)=(1,1),(2,1),(2,2),(3,1),(3,3) \)
\( =(4,1),(4,2),(4,4),(5,1),(5,5) \) の10通り
以上より,残ったカードに,\( \fbox{6} \) のカードが含まれない場合は \( 6+5+10=21 \) 通りなので,
その確率は \( \dfrac{21}{36} \)
よって,残ったカードに,\( \fbox{6} \) のカードが含まれる確率は
\( 1-\dfrac{21}{36}=\dfrac{15}{36}=\dfrac{5}{12} \)
大問6
右の図は,点 \( A \) を頂点とし,\( BC=CD \) の二等辺三角形 \( BCD \) を底面,三角形 \( AEB \),三角形 \( ABD \),三角形 \( ADF \) を側面とする三角すいの展開図であり,\( ∠AEB=∠AFD=90° \) である。
また,点 \( G \) は辺 \( AB \) 上の点で,\( AG:GB=1:2 \) であり,点 \( H \) は辺 \( AD \) の中点である。
\( AE=10 \; cm,BC=5 \; cm,BD=6 \; cm \) のとき,この展開図を組み立ててできる三角すいについて,次の問いに答えなさい。
(ア) この三角すいの体積として正しいものを次の1~6の中から1つずつ選び,その番号を答えなさい。
1. \( 30 \; cm^3 \) 2. \( 40 \; cm^3 \)
3. \( 50 \; cm^3 \) 4. \( 100 \; cm^3 \)
5. \( 120 \; cm^3 \) 6. \( 160 \; cm^3 \)
【解説】
展開図を組み立ててできる立体は右の図のようになります。
\( △BCD \) は二等辺三角形なので,
点 \( C \) から辺 \( BD \) に垂線をひいた交点を \( M \) とすると,
点 \( M \) は辺 \( BD \) の中点であり,\( BM=3 \; cm \) になります。
ここから,\( △BCM \) は3辺の比が \( 3:4:5 \) の直角三角形なので,\( CM=4 \; cm \) になります。
よって,この立体の体積は,
\( \left( 6 \times 4 \times \dfrac{1}{2} \right) \times 10 \times \dfrac{1}{3}=40 \; (cm^3) \)
(イ) 次の の中の「せ」「そ」「た」「ち」にあてはまる数字をそれぞれ0~9の中から1つずつ選び,その数字を答えなさい。
3点 \( C,E,F \) が重なった点を \( I \) とする。この三角すいの側面上に,点 \( G \) から辺 \( AI \) と交わるように点 \( H \) まで線を引く。このような線のうち,最も短くなるように引いた線の長さは \( \dfrac{\boxed{ \; せ \; }\sqrt{\boxed{ \; そた \; }}}{\boxed{ \; ち \; }} \; cm \) である。
【解答】
\( \dfrac{\boxed{ \; せ \; }\sqrt{\boxed{ \; そた \; }}}{\boxed{ \; ち \; }}=\dfrac{5\sqrt{29}}{6} \)
【解説】
組み立てた立体を辺 \( AB,AD \) で切断し,
面 \( ABC,ADC \) だけを展開すると右の図のようになります。
点 \( G \) から 線分 \( AI \) に垂線をひき,交点を \( P \),
点 \( H \) から 線分 \( AI \) に垂線をひき,交点を \( Q \)
とすると,
\( △AGP \) ∽ \( △ABI \),\( △AHQ \) ∽ \( △ADI \)
になっています。
\( △AGP \) ∽ \( △ABI \) であることから,\( AG:GB=1:2 \) より,\( AG:AB=1:3 \) なので,
\( GP:BI=AG:AB \)
\( GP:5=1:3 \)
\( GP=\dfrac{5}{3} \; (cm) \)
\( AP:AI=AG:AB \)
\( AP:10=1:3 \)
\( AP=\dfrac{10}{3} \; (cm) \)
\( △AHQ \) ∽ \( △ADI \)であることから,点 \( H \) は辺 \( AD \) の中点なので,
\( AH:AD=1:2 \) であり,
\( HQ:DI=AH:AD \)
\( HQ:5=1:2 \)
\( HQ=\dfrac{5}{2} \; (cm) \)
\( AQ:AI=AH:AD \)
\( AQ:10=1:2 \)
\( AQ=5 \; (cm) \)
右の図のように線分 \( GH \) を斜辺とする三角形 \( GHR \) を考えると,
\( GR=PQ=AQ-AP=5-\dfrac{10}{3}=\dfrac{5}{3} \; (cm) \)
\( HR=HQ+GP=\dfrac{5}{2}+\dfrac{5}{3}=\dfrac{25}{6} \; (cm) \)
なので,三平方の定理より,
\( GH^2=GR^2+HR^2 \)
\( =\left( \dfrac{5}{3} \right)^2+\left( \dfrac{25}{6} \right)^2 \)
\( =\dfrac{25}{9}+\dfrac{25^2}{36} \)
\( =\dfrac{25 \times 4}{36}+\dfrac{25^2}{36} \)
\( =\dfrac{25(4+25)}{36} \)
\( GH=\dfrac{5\sqrt{29}}{6} \; (cm) \)