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[2](1) 点を中心とし,半径がである円がある.この円周上に点をとなるようにとる.また,円の円周上に,点とは異なる点をとる.
(ⅰ) である.また,点をが鈍角となるようにとるとき,である.
(ⅱ) 点をの面積が最大となるようにとる.点から直線に垂直な直線を引き,直線との交点をとするとき,である.また,の面積はである.
の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい.)
(2) 半径がである球がある.この球面上に点をとったとき,これらの点を通る平面上でであったとする.
球の球面上に点を三角の体積が最大となるようにとるとき,その体積を求めよう.
まず,であることから,の面積はである.
次に,点から平面に垂直な直線を引き,平面との交点をとする.このとき,の長さについて,が成り立つ.
以上より,三角錐の体積はである.
の解答群
2023 大学入学共通テスト 本試
易□ 並□ 難□
[1] 太郎さんは,総務省が公表している年の家計調査の結果を用いて,地域による食文化の違いについて考えている.家計調査における調査地点は,都道府県庁所在市および政令指定都市(都道府県庁所在市を除く)であり,合計市である.家計調査の結果の中でも,スーパーマーケットなどで販売されている調理食品の「二人以上の世帯の世帯当たり年間支出金額(以下,支出金額,単位は円)」を分析することにした.以下においては,市の調理食品の支出金額をデータとして用いる.
太郎さんは調理食品として,最初にうなぎのかば焼き(以下,かば焼き)に着目し,図1のように市におけるかば焼きの支出金額のヒストグラムを作成した.ただし,ヒストグラムの各階級の区間は,左側の数値を含み,右側の数値を含まない.
なお,以下の図や表については,総務省のWebページをもとに作成している.
図1 かば焼きの支出金額のヒストグラム |
(1) 図1から次のことが読み取れる.
・第四分位数が含まれる階級はである.
・第四分位数が含まれる階級はである.
・四分位範囲は
の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい.)
以上未満 | 以上未満 |
以上未満 | 以上未満 |
以上未満 | 以上未満 |
以上未満 | 以上未満 |
以上未満 | 以上未満 |
の解答群
より小さい
より大きくより小さい
より大きくより小さい
より大きくより小さい
より大きくより小さい
より大きい
(2) 太郎さんは,東西での地域による食文化の違いを調べるために,市を東側の地域市)と西側の地域市)の二つに分けて考えることにした.
(ⅰ) 地域と地域について,かば焼きの支出金額の箱ひげ図を,図2,図3のようにそれぞれ作成した.
図2 地域におけるかば 焼きの支出金額の箱ひげ図 |
図3 地域におけるかば 焼きの支出金額の箱ひげ図 |
かば焼きの支出金額について,図2と図3から読み取れることとして,次ののうち,正しいものはである.
の解答群
地域において,小さい方から番目は以下である.
地域と地域の範囲は等しい.
中央値は,地域より地域の方が大きい.
未満の市の割合は,地域より地域の方が大きい.
(ⅱ) 太郎さんは,地域と地域のデータの散らばりの度合いを数値でとらえようと思い,それぞれの分散を考えることにした.地域におけるかば焼きの支出金額の分散は,地域のそれぞれの市におけるかば焼きの支出金額の偏差のである.
の解答群
乗を合計した値
絶対値を合計した値
乗を合計して地域の市の数で割った値
絶対値を合計して地域の市の数で割った値
乗を合計して地域の市の数で割った値の平方根のうち正のもの
絶対値を合計して地域の市の数で割った値の平方根のうち正のもの
(3) 太郎さんは,(2)で考えた地域における,やきとりの支出金額についても調べることにした.
ここでは地域において,やきとりの支出金額が増加すれば,かば焼きの支出金額も増加する傾向があるのではないかと考え,まず図4のように,地域における,やきとりとかば焼きの支出金額の散布図を作成した.そして,相関係数を計算するために,表1のように平均値,分散,標準偏差および共分散を算出した.ただし,共分散は地域のそれぞれの市における,やきとりの支出金額の偏差とかば焼きの支出金額の偏差との積の平均値である.
図4 地域における,やきとりと かば焼きの支出金額の散布図 |
表1 地域における,やきとりとかば焼きの支出金額の平均値,分散,標準偏差および共分散
平均値 | 分散 | 標準偏差 | 共分散 | |
やきとりの支出金額 | ||||
かば焼きの支出金額 |
表1を用いると,地域における,やきとりの支出金額とかば焼きの支出金額の相関係数はである.
については,最も適当なものを,次ののうちから一つ選べ.
[2] 太郎さんと花子さんは,バスケットボールのプロ選手の中には,リングと同じ高さでシュートを打てる人がいることを知り,シュートを打つ高さによってボールの軌道がどう変わるかについて考えている.
二人は,図1のように座標軸が定められた平面上に,プロ選手と花子さんがシュートを打つ様子を真横から見た図をかき,ボールがリングに入った場合について,後の仮定を設定して考えることにした.長さの単位はメートルであるが,以下では省略する.
シュートの絵(略) 参考図 |
図1 |
仮定
・平面上では,ボールを直径の円とする.
・リングを真横から見たときの左端を点右端を点とし,リングの太さは無視する.
・ボールがリングや他のものに当たらずに上からリングを通り,かつ,ボールの中心がの中点を通る場合を考える.ただし,ボールがリングに当たるとは,ボールの中心とまたはとの距離が以下になることとする.
・プロ選手がシュートを打つ場合のボールの中心を点とし,は,はじめに点にあるものとする.また,を通る,上に凸の放物線をとし,は上を動くものとする.
・花子さんがシュートを打つ場合のボールの中心を点とし,は,はじめに点にあるものとする.また,を通る,上に凸の放物線をとし,は上を動くものとする.
・放物線やに対して,頂点の座標を「シュートの高さ」とし,頂点の座標を「ボールが最も高くなるときの地上の位置」とする.
(1) 放物線の方程式におけるの係数をとする.放物線の方程式は
と表すことができる.また,プロ選手の「シュートの高さ」は
である.
放物線の方程式におけるの係数をとする.放物線の方程式は
と表すことができる.
プロ選手と花子さんの「ボールが最も高くなるときの地上の位置」の比較の記述として,次ののうち,正しいものはである.
の解答群
プロ選手と花子さんの「ボールが最も高くなるときの地上の位置」は,つねに一致する.
プロ選手の「ボールが最も高くなるときの地上の位置」の方が,つねにの座標に近い.
花子さんの「ボールが最も高くなるときの地上の位置」の方が,つねにの座標に近い.
プロ選手の「ボールが最も高くなるときの地上の位置」の方がの座標に近いときもあれば,花子さんの「ボールが最も高くなるときの地上の位置」の方がの座標に近いときもある.
(2) 二人は,ボールがリングすれすれを通る場合のプロ選手と花子さんの「シュートの高さ」について次のように話している.
太郎:例えば,プロ選手のボールがリングに当たらないようにするには,がリングの左端のどのくらい上を通れば良いのかな.
花子:の真上の点でが通る点を,線分がを中心とする半径の円と接するようにとって考えてみたらどうかな.
太郎:なるほど.の軌道は上に凸の放物線で山なりだから,その場合,図2のように,はを通った後で線分より上側を通るのでボールはリングに当たらないね.花子さんの場合も,がこのを通れば,ボールはリングに当たらないね.
花子:放物線とがを通る場合でプロ選手と私の「シュートの高さ」を比べてみようよ.
図2
図2のように,を通る直線が,を中心とする半径の円に直線の上側で接しているとする.また,を通り直線に垂直な直線を引き,との交点をとする.このとき,である.
よって,放物線がを通るとき,の方程式は
となる.
また,放物線がを通るとき,(1)で与えられたの方程式を用いると,花子さんの「シュートの高さ」は約と求められる.
以上のことから,放物線とがを通るとき,プロ選手と花子さんの「シュートの高さ」を比べると,の「シュートの高さ」の方が大きく,その差はボールである.なお,である.
の解答群
プロ選手 | 花子さん |
については,最も適当なものを,次ののうちから一つ選べ.
約個分 | 約個分 | 約個分 | 約個分 |
【3】 番号によって区別された複数の球が,何本かのひもでつながれている.ただし,各ひもはその両端で二つの球をつなぐものとする.次の条件を満たす球の塗り分け方(以下,球の塗り方)を考える.
条件
・それぞれの球を,用意した色(赤,青,黄,緑,紫)のうちのいずれか色で塗る.
・本のひもでつながれた二つの球は異なる色になるようにする.
・同じ色を何回使ってもよく,また使わない色があってもよい.
図
例えば図では,三つの球が本のひもでつながれている.この三つの球を塗るとき,球の塗り方が通りあり,球を塗った後,球の塗り方は通りあり,さらに球の塗り方は通りある.したがって,球の塗り方の総数はである.
図
図 |
図 |
(1) 図において,球の塗り方は通りある.
(2) 図において,球の塗り方は通りある.
(3) 図における球の塗り方のうち,赤をちょうど回使う塗り方は通りある.
(4) 図における球の塗り方のうち,赤をちょうど回使い,かつ青をちょうど回使う塗り方は通りある.
図 |
図(再掲)
(5) 図において,球の塗り方の総数を求める.
そのために,次の構想を立てる.
構想
図と図を比較する.
図
図では球と球が同色になる球の塗り方が可能であるため,図よりも図の球の塗り方の総数の方が大きい.
図における球の塗り方は,図における球の塗り方と同じであるため,全部で通りある.そのうち球と球が同色になる球の塗り方の総数と一致する図として,後ののうち,正しいものはである.したがって,図における球の塗り方は通りある.
の解答群
図
(6) 図において,球の塗り方は通りある.
【4】 色のついた長方形を並べて正方形や長方形を作ることを考える.色のついた長方形は,向きを変えずにすき間なく並べることとし,色のついた長方形はあるものとする.
(1) 横の長さがで縦の長さがである赤い長方形を,図1のように並べて正方形や長方形を作ることを考える.
図1 |
との両方を割り切る素数のうち最大のものはである.
赤い長方形を並べて作ることができる正方形のうち,辺の長さが最小であるものは,一辺の長さがのものである.
また,赤い長方形を並べて正方形ではない長方形を作るとき,横の長さと縦の長さの差の絶対値が最小になるのは,の約数との約数を考えると,差の絶対値がになるときであることがわかる.
縦の長さが横の長さより長い長方形のうち,横の長さが最小であるものは,横の長さがのものである.
(2) 花子さんと太郎さんは,(1)で用いた赤い長方形を枚以上並べて長方形を作り,その右側に横の長さがで縦の長さがである青い長方形を枚以上並べて,図2のような正方形や長方形を作ることを考えている.
図2 |
このとき,赤い長方形を並べてできる長方形の縦の長さと,青い長方形を並べてできる長方形の縦の長さは等しい.よって,図2のような長方形のうち,縦の長さが最小のものは,縦の長さがのものであり,図2のような長方形は縦の長さがの倍数である.
二人は,次のように話している.
花子:赤い長方形と青い長方形を図2のように並べて正方形を作ってみようよ.
太郎:赤い長方形の横の長さがで青い長方形の横の長さがだから,図2のような正方形の横の長さはとを組み合わせて作ることができる長さでないといけないね.
花子:正方形だから,横の長さはの倍数でもないといけないね.
との最大公約数はであり,の倍数のうちでの倍数でもある最小の正の整数はである.
これらのことと,使う長方形の枚数が赤い長方形も青い長方形も枚以上であることから,図2のような正方形のうち,辺の長さが最小であるものは,一辺の長さがのものであることがわかる.
手順1
(Step1) 円と異なる点で交わり,中心を通らない直線を引く.円と直線との交点をとし,線分の中点をとる.
(Step2) 円の周上に,点をが鈍角となるようにとる.直線を引き,円との交点でとは異なる点をとする.
(Step3) 点を通り直線に垂直な直線を引き,直線との交点をとし,円との交点でとは異なる点をとする.
(Step4) 点における円の接線を引き,直線との交点をとする.
参考図 |
このとき,直線と点の位置によらず,直線は円の接線である.このことは,次の構想に基づいて,後のように説明できる.
構想
直線が円の接線であることを証明するためには,であることを示せばよい.
手順1の(Step1)と(Step4)により,点は同一円周上にあることがわかる.よって,である.一方,点は円の周上にあることから,がわかる.よって,であるので,点は同一円周上にある.この円が点を通ることにより,を示すことができる.
の解答群
の解答群
の解答群
の解答群
(2) 円に対して,(1)の手順1とは直線の引き方を変え,次の手順2で作図を行う.
手順2
(Step1) 円と共有点をもたない直線を引く.中心から直線に垂直な直線を引き,直線との交点をとする.
(Step2) 円の周上に,点をが鈍角となるようにとる.直線を引き,円との交点でとは異なる点をとする.
(Step3) 点を通り直線に垂直な直線を引き,円との交点でとは異なる点をとする.
(Step4) 点における円の接線を引き,直線との交点をとする.
このとき.である.
円の半径がで,であったとすると,点を通る円の半径はであり,である.
の解答群
[2] を全体集合とし,をの部分集合とする.の部分集合に対して,の補集合をで表す.
(1) の関係を図1のように表すと,例えば,はとの共通部分で,は図2の斜線部分なので,は図3の斜線部分となる.
図1 |
図2 |
図3 |
このとき,はの斜線部分である.
については,最も適当なものを,次ののうちから一つ選べ.
(2) 全体集合を
とする.また,の部分集合を次のように定める.
(ⅰ) このとき
である.ただし
とする.
(ⅱ) の部分集合は
を満たすとする.このとき,次のことが成り立つ.
・の
・の
の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい.)
すべての要素はの要素である
どの要素もの要素ではない
要素には,の要素であるものと,の要素でないものがある
2023 大学入学共通テスト 本試
易□ 並□ 難□
【2】(1) 点を中心とし,半径がである円がある.この円周上に点をとなるようにとる.また,円の円周上に,点とは異なる点をとる.
(ⅰ) である.また,点をが鈍角となるようにとるとき,である.
(ⅱ) 点をが鈍角でとなるようにとる.このとき,である.
(ⅲ) 点をの面積が最大となるようにとる.点から直線に垂直な直線を引き,直線との交点をとするとき,である.また,の面積はである.
(ⅵ) 点を,(ⅲ)と同様に,の面積が最大となるようにとる.このとき,である.
さらに点を通り直線に垂直な直線を引き,直線との交点をとする.このとき,である.
点を線分上にとるとき,の長さの最小値はである.
の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい.)
(2) 半径がである球がある.この球面上に点をとったとき,これらの点を通る平面上でであったとする.
球の球面上に点を三角の体積が最大となるようにとるとき,その体積を求めよう.
まず,であることから,の面積はである.
次に,点から平面に垂直な直線を引き,平面との交点をとする.このとき,の長さについて,が成り立つ.
以上より,三角錐の体積はである.
の解答群
2023 大学入学共通テスト 本試
易□ 並□ 難□
【3】 太郎さんは,総務省が公表している年の家計調査の結果を用いて,地域による食文化の違いについて考えている.家計調査における調査地点は,都道府県庁所在市および政令指定都市(都道府県庁所在市を除く)であり,合計市である.家計調査の結果の中でも,スーパーマーケットなどで販売されている調理食品の「二人以上の世帯の世帯当たり年間支出金額(以下,支出金額,単位は円)」を分析することにした.以下においては,市の調理食品の支出金額をデータとして用いる.
太郎さんは調理食品として,最初にうなぎのかば焼き(以下,かば焼き)に着目し,図1のように市におけるかば焼きの支出金額のヒストグラムを作成した.ただし,ヒストグラムの各階級の区間は,左側の数値を含み,右側の数値を含まない.
なお,以下の図や表については,総務省のWebページをもとに作成している.
図1 かば焼きの支出金額のヒストグラム |
(1) 図1から次のことが読み取れる.
・中央値が含まれる階級はである.
・第四分位数が含まれる階級はである.
・第四分位数が含まれる階級はである.
・四分位範囲は
の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい.)
以上未満 | 以上未満 |
以上未満 | 以上未満 |
以上未満 | 以上未満 |
以上未満 | 以上未満 |
以上未満 | 以上未満 |
の解答群
より小さい
より大きくより小さい
より大きくより小さい
より大きくより小さい
より大きくより小さい
より大きい
(2) 太郎さんは,東西での地域による食文化の違いを調べるために,市を東側の地域市)と西側の地域市)の二つに分けて考えることにした.
(ⅰ) 地域と地域について,かば焼きの支出金額の箱ひげ図を,図2,図3のようにそれぞれ作成した.
図2 地域におけるかば 焼きの支出金額の箱ひげ図 |
図3 地域におけるかば 焼きの支出金額の箱ひげ図 |
かば焼きの支出金額について,図2と図3から読み取れることとして,次ののうち,正しいものはである.
の解答群
地域において,小さい方から番目は以下である.
地域と地域の範囲は等しい.
中央値は,地域より地域の方が大きい.
未満の市の割合は,地域より地域の方が大きい.
(ⅱ) 太郎さんは,地域と地域のデータの散らばりの度合いを数値でとらえようと思い,それぞれの分散を考えることにした.地域におけるかば焼きの支出金額の分散は,地域のそれぞれの市におけるかば焼きの支出金額の偏差のである.
の解答群
乗を合計した値
絶対値を合計した値
乗を合計して地域の市の数で割った値
絶対値を合計して地域の市の数で割った値
乗を合計して地域の市の数で割った値の平方根のうち正のもの
絶対値を合計して地域の市の数で割った値の平方根のうち正のもの
(3) 太郎さんは,(2)で考えた地域における,やきとりの支出金額についても調べることにした.
ここでは地域において,やきとりの支出金額が増加すれば,かば焼きの支出金額も増加する傾向があるのではないかと考え,まず図4のように,地域における,やきとりとかば焼きの支出金額の散布図を作成した.そして,相関係数を計算するために,表1のように平均値,分散,標準偏差および共分散を算出した.ただし,共分散は地域のそれぞれの市における,やきとりの支出金額の偏差とかば焼きの支出金額の偏差との積の平均値である.
図4 地域における,やきとりと かば焼きの支出金額の散布図 |
表1 地域における,やきとりとかば焼きの支出金額の平均値,分散,標準偏差および共分散
平均値 | 分散 | 標準偏差 | 共分散 | |
やきとりの支出金額 | ||||
かば焼きの支出金額 |
(ⅰ) 表1を用いると,地域における,やきとりの支出金額とかば焼きの支出金額の相関係数はである.
については,最も適当なものを,次ののうちから一つ選べ.
(ⅱ) 地域の市それぞれにおける,やきとりの支出金額とかば焼きの支出金額の値の組を
とする.この支出金額のデータを千円単位に変換することを考える.地域において千円単位に変換した,やきとりの支出金額とかば焼きの支出金額の値の組を
とすると
と表される.このとき,次のことが成り立つ.
・の分散はとなる.
・との相関係数は,との相関係数
の解答群
の解答群
の倍となる | の倍となる | と等しい |
の倍となる | の倍となる |