高校数学 HIGH SCHOOL MATH
図形の性質・数学と人間の活動
講義 3 本・確認問題 30 問 | 本試験では「数学A」(0問)の一部 | 最終更新 2026-09-24
この章で学ぶこと- 角の二等分線と辺の比、重心・外心・内心・垂心の見分け方、中線定理、チェバ・メネラウスの定理まで。三角形の定期テスト頻出事項を整理します。
- 円周角の定理、円に内接する四角形、接弦定理、方べきの定理の3パターン、2円の共通接線まで。円がらみの角度と長さの計算を一気に整理します。
- 素因数分解と約数、最大公約数を求めるユークリッドの互除法、n進法と10進法の相互変換、不定方程式 ax+by=c の整数解。数学と人間の活動の計算パターンを固めます。
1. 三角形の性質 ― 角の二等分線・五心・中線定理
角の二等分線と辺の比、重心・外心・内心・垂心の見分け方、中線定理、チェバ・メネラウスの定理まで。三角形の定期テスト頻出事項を整理します。
三角形の内角の二等分線には美しい比の性質があります。△ABCで∠Aの二等分線が辺BCと交わる点をDとすると、BD:DC = AB:AC。「二等分線は向かいの辺を、はさむ2辺の比に分ける」と覚えます。外角の二等分線でも同様に、BCの延長との交点EについてBE:EC=AB:ACが成り立ちます(外分)。
この性質は、ADに平行な補助線を引くか、面積比で証明できます。使うときは、BD = BC × AB/(AB+AC) のように、全体BCを AB:AC に内分する形で長さを出すのが実戦的です。比を取り違えて BD:DC = AC:AB としないよう、「Bに近い方の線分はBに近い辺ABと対応」と確認しましょう。
三角形の五心のうち数Aで頻出なのは4つ。重心Gは3本の中線(頂点と対辺の中点を結ぶ線)の交点で、中線を頂点側から2:1に内分します。外心Oは3辺の垂直二等分線の交点で、3頂点から等距離(外接円の中心)。内心Iは3つの内角の二等分線の交点で、3辺から等距離(内接円の中心)。垂心Hは3頂点から対辺に下ろした垂線の交点です。「何の交点か」「どこから等距離か」をセットで覚えます。
角度の頻出公式が2つ。内心Iについて ∠BIC = 90° + ∠A/2(∠IBC+∠ICBが(B+C)/2になることから)。外心Oについて、中心角と円周角の関係から ∠BOC = 2∠A(∠Aが鋭角のとき)。この2つは証明ごと出題されます。
中線定理(パップスの定理)は、辺BCの中点をMとすると AB² + AC² = 2(AM² + BM²)。中線の長さを2辺と底辺から計算できる公式で、座標を設定すれば証明できます。右辺のBM(半分の長さ)にBCをそのまま入れてしまうミスに注意。
線分の比にはチェバの定理とメネラウスの定理も使えます。チェバ:三角形の内部の点を通る3本の線が対辺と交わるとき (AF/FB)(BD/DC)(CE/EA)=1。メネラウス:1本の直線が3辺(またはその延長)と交わるときも同じ形の式が成り立ちます。頂点→分点→頂点→分点…と一筆書きの順に回って書くのがコツです。
三角形の四心の見分け方| 名前 | 何の交点か | 性質 | 円との関係 |
|---|
| 重心G | 中線(頂点と対辺の中点) | 中線を2:1に内分 | ― |
| 外心O | 辺の垂直二等分線 | 3頂点から等距離/∠BOC=2∠A | 外接円の中心 |
| 内心I | 内角の二等分線 | 3辺から等距離/∠BIC=90°+∠A/2 | 内接円の中心 |
| 垂心H | 頂点から対辺への垂線 | 鈍角三角形では外部にくる | ― |
角の二等分線: BD:DC = AB:AC (BD = BC×AB/(AB+AC))重心: 中線を頂点側から 2:1 に内分内心: ∠BIC = 90° + ∠A/2外心: ∠BOC = 2∠A (∠Aが鋭角のとき)中線定理: AB² + AC² = 2(AM² + BM²) (MはBCの中点)チェバ・メネラウス: (AF/FB)(BD/DC)(CE/EA) = 1
用語
- 角の二等分線の性質
- ∠Aの二等分線と対辺BCの交点Dについて BD:DC = AB:AC。はさむ2辺の比に対辺を内分する。
- 重心
- 3本の中線の交点G。各中線を頂点側から2:1に内分する。
- 外心
- 3辺の垂直二等分線の交点O。3つの頂点から等距離で、外接円の中心になる。
- 内心
- 3つの内角の二等分線の交点I。3辺から等距離で、内接円の中心になる。
- 垂心
- 3つの頂点から対辺(またはその延長)に下ろした垂線の交点H。
- 中線定理
- BCの中点をMとすると AB²+AC² = 2(AM²+BM²)。中線AMの長さを求めるのに使う。
- チェバの定理
- 三角形内部の1点で交わる3本の線について (AF/FB)(BD/DC)(CE/EA)=1。頂点と分点を交互に一周する。
- メネラウスの定理
- 1本の直線が三角形の3辺またはその延長を切るとき (AF/FB)(BD/DC)(CE/EA)=1 が成り立つ。
- 辺と角の大小
- 三角形では、大きい辺の向かいの角ほど大きい(逆も成り立つ)。最大辺の対角が最大角。
例題
例題:△ABCでAB=9、AC=6、BC=10。∠Aの二等分線が辺BCと交わる点をDとするとき、BDの長さを求めよ。
答えと考え方 BD:DC=AB:AC=9:6=3:2。よってBD=10×3/5=6。Bに近い線分BDは、Bをはさむ辺ABと対応することを確認する。
例題:△ABCの重心をGとし、直線AGと辺BCの交点をMとする。GM=2のときAMの長さを求めよ。
答えと考え方 Mは中線の足なのでAG:GM=2:1。GM=2よりAG=4、AM=AG+GM=6。
例題:△ABCでAB=4、AC=6、BC=8。辺BCの中点をMとするとき、中線AMの長さを求めよ。
答えと考え方 中線定理より 4²+6² = 2(AM²+4²)。52=2AM²+32、AM²=10、AM=√10。BM=4(BCの半分)を使うことに注意。
出典・根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
2. 円の性質 ― 円周角・接弦定理・方べきの定理
円周角の定理、円に内接する四角形、接弦定理、方べきの定理の3パターン、2円の共通接線まで。円がらみの角度と長さの計算を一気に整理します。
円周角の定理:1つの弧に対する円周角は中心角の半分で、同じ弧に対する円周角はすべて等しい。特に半円の弧(直径)に対する円周角は90°です(タレスの定理)。また、円周角の大きさは弧の長さに比例するので、円周を3:4:5に分ければ、対応する円周角(内接三角形の内角)も3:4:5になります。
円に内接する四角形では、向かい合う内角の和が180°(対角の和)。同じことですが、1つの内角は向かいの内角の外角に等しい、とも言えます。逆に、対角の和が180°の四角形は円に内接します。この「内接する条件」は証明問題でも頻出です。
接弦定理:円の接線とその接点を通る弦のなす角は、その弦に対する円周角(弦の反対側の弧に対するもの)に等しい。接線が出てきたら、接点での角を円周角に読みかえるのが定石です。また、円外の1点からその円に引いた2本の接線の長さは等しい。この性質から、内接円が辺と接する点までの長さは s−a(sは半周長)の形で表せます。
方べきの定理は3つの形をまとめて覚えます。(1)2つの弦AB、CDが円の内部の点Pで交わるとき PA·PB = PC·PD。(2)円外の点Pから2本の割線を引くとき PA·PB = PC·PD(PからみてA、Bの順、C、Dの順に円と交わる)。(3)一方が接線PTのとき PT² = PA·PB。どの形も「Pから円との交点までの2つの距離の積が一定」という同じ主張です。外部の場合、PA·PBのPBはPから遠い方の交点までの長さ(PB=PA+AB)であることに注意。
2つの円の位置関係は、中心間の距離dと半径r₁、r₂(r₁>r₂)の大小で5つに分類されます:離れている(d>r₁+r₂)、外接(d=r₁+r₂)、2点で交わる(r₁−r₂<d<r₁+r₂)、内接(d=r₁−r₂)、一方が内部(d<r₁−r₂)。共通接線の本数は順に4、3、2、1、0本です。
共通接線の長さは三平方の定理で求めます。共通外接線は ℓ = √(d²−(r₁−r₂)²)、共通内接線は ℓ = √(d²−(r₁+r₂)²)。半径の差か和か、どちらを使うかを図で確認して選びます(外接線は差、内接線は和)。
方べきの定理 3つの形| 形 | 状況 | 式 | 注意点 |
|---|
| 内部交点型 | 2弦が円の内部の点Pで交わる | PA·PB = PC·PD | Pから4つの交点までの距離の積 |
| 外部割線型 | 円外のPから2本の割線 | PA·PB = PC·PD | PBはPから遠い交点まで(PB=PA+AB) |
| 接線型 | 円外のPから接線PTと割線 | PT² = PA·PB | 接線の長さの2乗になる |
円周角 = 中心角 ÷ 2 / 直径に対する円周角 = 90°内接四角形: 対角の和 = 180°接弦定理: 接線と弦のなす角 = その弦に対する円周角方べき: PA·PB = PC·PD / PT² = PA·PB共通外接線: ℓ = √(d² − (r₁−r₂)²)共通内接線: ℓ = √(d² − (r₁+r₂)²)
用語
- 円周角の定理
- 1つの弧に対する円周角は中心角の半分。同じ弧に対する円周角は等しい。直径に対する円周角は90°。
- 円に内接する四角形
- 向かい合う内角の和が180°。逆に対角の和が180°なら、その四角形は円に内接する。
- 接弦定理
- 接線と弦のなす角は、その弦に対する円周角に等しい。接点の角を円周角に読みかえる道具。
- 方べきの定理
- 点Pを通る直線が円と2点で交わるとき、Pから2交点までの距離の積は直線の取り方によらず一定。PA·PB=PC·PD。
- 方べき(接線型)
- 円外の点Pからの接線PTと割線について PT² = PA·PB。接線の長さを求めるのに使う。
- 接線の長さ
- 円外の1点からその円に引いた2本の接線の長さは等しい。内接円の問題の基本になる。
- 2円の位置関係
- 中心間の距離dと半径の和・差の大小で、離れる・外接・交わる・内接・内部の5パターンに分類される。
- 共通接線の長さ
- 外接線は√(d²−(r₁−r₂)²)、内接線は√(d²−(r₁+r₂)²)。三平方の定理から導かれる。
例題
例題:円Oの周上に3点A、B、Cがあり、弧BC(Aを含まない方)に対する中心角∠BOC=140°である。∠BACを求めよ。
答えと考え方 円周角は中心角の半分なので ∠BAC=140°÷2=70°。
例題:円に内接する四角形ABCDで∠B=110°のとき、∠Dを求めよ。
答えと考え方 内接四角形の対角の和は180°なので ∠D=180°−110°=70°。
例題:円の2つの弦AB、CDが点Pで交わり、PA=6、PB=2、PC=3のとき、PDを求めよ。
答えと考え方 方べきの定理より PA·PB=PC·PD。6×2=3×PD だから PD=4。
出典・根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
3. 整数の性質 ― 約数と倍数・互除法・n進法・不定方程式
素因数分解と約数、最大公約数を求めるユークリッドの互除法、n進法と10進法の相互変換、不定方程式 ax+by=c の整数解。数学と人間の活動の計算パターンを固めます。
整数の性質の出発点は素因数分解です。どんな自然数も素数の積として(順序を除き)ただ1通りに表せます。540=2²×3³×5 のように指数の形で書けば、正の約数の個数は(各指数+1)の積で求められます。2つの数の最大公約数Gは共通の素因数の指数の小さい方、最小公倍数Lは大きい方を取ったもの。そして2つの自然数a、bについて G×L = a×b が成り立ちます。
大きい数の最大公約数はユークリッドの互除法で求めます。原理は「a = bq + r のとき、gcd(a, b) = gcd(b, r)」。割られる数と割る数の最大公約数は、割る数と余りの最大公約数に等しいので、余りが0になるまで割り算をくり返し、最後の割る数(=最後の0でない余り)が最大公約数です。319と143なら、319=143×2+33、143=33×4+11、33=11×3 なので gcd=11。
n進法は、位が上がるごとに値がn倍になる記数法です。n進数を10進数に直すには、各位にnの累乗を掛けてたします:110101₂ = 32+16+4+1 = 53。10進数をn進数に直すには、nで割った商と余りを余りが主役になるように並べます:nで割り続けて、出てきた余りを下から順に読む。123を5で割ると商24余り3、24を5で割ると商4余り4、4を5で割ると商0余り4なので、123 = 443₅。余りを上から読んでしまう(344₅とする)のが典型的なミスです。
1次不定方程式 ax+by=c は、a、bの最大公約数がcの約数のときに整数解をもちます。解き方は、(1)まず1組の解(x₀, y₀)を見つける(互除法を逆にたどるか、小さい数の代入で探す)。(2)ax+by=c から ax₀+by₀=c を辺々引くと a(x−x₀) = −b(y−y₀)。aとbが互いに素なら、x−x₀ はbの倍数となるので、整数kを使って x = x₀+bk、y = y₀−ak がすべての整数解です。xにはbの係数、yにはaの係数がつくこと、符号が逆になることを、もとの式に代入して確認する習慣をつけましょう。
割り算の余りで整数を分類する考え方も重要です。「7で割ると3余る数」は7k+3と表せます。2つの条件「7で割ると3余り、13で割ると5余る」を満たす数は、一方を代入して不定方程式に帰着させて求めます。解は91(=7×13)ごとに現れるので、最小の解を見つければ全体は91m+31の形に書けます。
このほか、倍数の判定法(2の倍数は一の位が偶数、3の倍数は各位の和が3の倍数、4の倍数は下2桁が4の倍数、5の倍数は一の位が0か5、9の倍数は各位の和が9の倍数)も基本として押さえておきましょう。
整数分野の計算手順まとめ| テーマ | 手順 | 例 |
|---|
| 約数の個数 | 素因数分解して(指数+1)の積 | 720=2⁴·3²·5 → 5·3·2=30個 |
| 互除法 | 余りが0になるまで割り、最後の割る数 | 319→143→33→11→0 で gcd=11 |
| n進→10進 | 各位×nの累乗の和 | 110101₂=32+16+4+1=53 |
| 10進→n進 | nで割り続け、余りを下から読む | 123÷5の余り3,4,4 → 443₅ |
| 不定方程式 | 1組の解+一般解 x=x₀+bk, y=y₀−ak | 3x+5y=1 → x=2+5k, y=−1−3k |
約数の個数: N = pᵃqᵇrᶜ → (a+1)(b+1)(c+1) 個G×L = a×b (G:最大公約数, L:最小公倍数)互除法: a = bq + r ⇒ gcd(a, b) = gcd(b, r)n進→10進: 各位 × nᵏ の和 / 10進→n進: nで割って余りを下から読むax+by=c: 1組の解(x₀,y₀)を見つけ、x = x₀+bk, y = y₀−ak(a,b互いに素)
用語
- 素因数分解
- 自然数を素数の積で表すこと。表し方は順序を除きただ1通り(素因数分解の一意性)。
- 約数の個数
- N=pᵃqᵇrᶜ…のとき、正の約数の個数は(a+1)(b+1)(c+1)…個。
- 最大公約数と最小公倍数
- 2つの自然数a、bの最大公約数Gと最小公倍数Lには G×L=a×b の関係がある。
- ユークリッドの互除法
- a=bq+r のとき gcd(a,b)=gcd(b,r) を利用して、割り算をくり返して最大公約数を求める方法。
- 互いに素
- 最大公約数が1である2つの整数。不定方程式の解の議論で「aとbは互いに素」が効いてくる。
- n進法
- 位が上がるごとに値がn倍になる記数法。n進→10進は累乗を掛けてたす、10進→n進は割って余りを下から読む。
- 1次不定方程式
- ax+by=c を満たす整数(x,y)を求める問題。1組の解を見つけ、x=x₀+bk、y=y₀−ak と一般解を書く。
- 余りによる分類
- 整数をnで割った余りで n 種類に分類する考え方。「7で割ると3余る数」は7k+3と表す。
例題
例題:294と126の最大公約数を、互除法で求めよ。
答えと考え方 294=126×2+42、126=42×3+0。余りが0になったので最大公約数は42。
例題:10進数の45を2進法で表せ。
答えと考え方 45÷2=22余り1、22÷2=11余り0、11÷2=5余り1、5÷2=2余り1、2÷2=1余り0、1÷2=0余り1。余りを下から読んで101101₂。検算: 32+8+4+1=45。
例題:方程式 2x+7y=1 のすべての整数解を求めよ。
答えと考え方 x=4、y=−1が1組の解(2×4−7=1)。よって x=4+7k、y=−1−2k(kは整数)。代入すると 2(4+7k)+7(−1−2k)=8+14k−7−14k=1 で確認できる。
出典・根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
確認問題(30問)
四肢択一。「正解と解説」を開くと、正解の理由と他の選択肢が違う理由を確認できます。
問1|二等分線と比
△ABCにおいて、AB=6、AC=4、BC=5である。∠Aの二等分線が辺BCと交わる点をDとするとき、BDの長さを求めよ。
- 2
- 3
- 5/2
- 7/2
正解と解説
正解:B. 3角の二等分線の性質より BD:DC=AB:AC=6:4=3:2。よってBD=BC×3/5=5×3/5=3。比を取り違えてBD:DC=4:6とするとBD=2(これはDCの長さ)になる。Bに近い線分BDはBをはさむ辺ABと対応する。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問2|重心
△ABCの辺BCの中点をMとし、重心をGとする。中線AMの長さが9のとき、AGの長さを求めよ。
- 3
- 9/2
- 5
- 6
正解と解説
正解:D. 6重心は中線を頂点側から2:1に内分するので、AG:GM=2:1。よってAG=9×2/3=6。3はGMの長さ。9/2は中点と混同して半分にしたミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問3|外心
三角形の3辺それぞれの垂直二等分線は1点で交わる。この点を何というか。
- 外心
- 内心
- 重心
- 垂心
正解と解説
正解:A. 外心3辺の垂直二等分線の交点は外心。垂直二等分線上の点は線分の両端から等距離なので、外心は3頂点から等距離となり、外接円の中心になる。内心は内角の二等分線、重心は中線、垂心は頂点から対辺への垂線の交点である。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問4|内心
三角形の3つの内角の二等分線は1点で交わり、その点は3辺から等距離にある。この点を何というか。
- 外心
- 重心
- 内心
- 垂心
正解と解説
正解:C. 内心内角の二等分線の交点は内心。角の二等分線上の点は角の2辺から等距離なので、内心は3辺から等距離となり、内接円の中心になる。3頂点から等距離なのは外心で、混同しやすいので「内心=内接円=辺から等距離」とセットで覚える。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問5|中線定理
△ABCにおいて、AB=7、AC=5、BC=8である。辺BCの中点をMとするとき、中線AMの長さを求めよ。
- √58
- √5
- √21
- 2√7
正解と解説
正解:C. √21中線定理より AB²+AC²=2(AM²+BM²)。BM=4なので 49+25=2(AM²+16)、74=2AM²+32、AM²=21、AM=√21。右辺の2を掛け忘れる(割り忘れる)と74−16=58から√58になってしまう。BMはBCの半分の4を使う。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問6|二等分線と比
△ABCにおいて、AB=8、AC=6、BC=7である。∠Aの二等分線が辺BCと交わる点をDとするとき、DCの長さを求めよ。
- 3
- 4
- 7/2
- 21/8
正解と解説
正解:A. 3BD:DC=AB:AC=8:6=4:3。よってDC=BC×3/7=7×3/7=3。4はBDの長さで、どちらの線分を問われているかに注意。7/2は中点と混同したミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問7|辺と角の大小
△ABCにおいて、AB=7、BC=5、CA=3である。この三角形で最も大きい内角はどれか。
- ∠A
- ∠B
- 3つとも等しい
- ∠C
正解と解説
正解:D. ∠C三角形では大きい辺の向かいの角ほど大きい。最大辺はAB=7で、その向かいの角は∠C。よって∠Cが最大(実際、余弦定理で計算すると∠C=120°)。最大辺自体の両端の角と混同して∠Aや∠Bを選ばないよう、「辺の向かい」を確認する。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問8|チェバの定理
△ABCの内部の点Pをとおる3直線AP、BP、CPが、対辺BC、CA、ABとそれぞれ点D、E、Fで交わっている。BD:DC=2:3、CE:EA=1:2のとき、AF:FBを求めよ。
- 1:3
- 3:1
- 2:3
- 3:2
正解と解説
正解:B. 3:1チェバの定理より (AF/FB)×(BD/DC)×(CE/EA)=1。(AF/FB)×(2/3)×(1/2)=1 だから AF/FB=3。よってAF:FB=3:1。比の向き(頂点→分点→頂点の一筆書きの順)を逆にすると1:3になってしまうので、Aから始めて一周する順に書く。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問9|内心と角
△ABCにおいて∠A=70°とし、内心をIとする。∠BICの大きさを求めよ。
- 125°
- 110°
- 135°
- 140°
正解と解説
正解:A. 125°∠IBC+∠ICB=(∠B+∠C)/2=(180°−70°)/2=55°。よって∠BIC=180°−55°=125°。公式では∠BIC=90°+∠A/2=90°+35°=125°。140°は2∠Aで外心の公式∠BOC=2∠Aと混同したミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問10|外心と角
鋭角三角形ABCにおいて∠A=50°とし、外心をOとする。∠BOCの大きさを求めよ。
- 50°
- 115°
- 100°
- 25°
正解と解説
正解:C. 100°外心Oは外接円の中心なので、∠BOCは弧BCに対する中心角、∠Aは同じ弧に対する円周角。よって∠BOC=2∠A=100°。115°は内心の公式90°+∠A/2と混同したミス。25°は半分にする向きを逆にしたミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問11|円周角
円Oにおいて、ある弧に対する中心角が120°のとき、同じ弧に対する円周角の大きさを求めよ。
- 120°
- 60°
- 240°
- 30°
正解と解説
正解:B. 60°円周角は中心角の半分なので120°÷2=60°。240°は逆に2倍したミス。中心角と円周角の関係「円周角×2=中心角」の向きを図で確認する。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問12|直径と円周角
線分ABを直径とする円の周上に、A、Bと異なる点Cをとる。∠ACBの大きさを求めよ。
- 45°
- 60°
- 180°
- 90°
正解と解説
正解:D. 90°直径ABに対する中心角は180°なので、円周角∠ACBはその半分の90°(タレスの定理)。Cの位置によらず一定である。180°は中心角をそのまま答えたミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問13|内接四角形
四角形ABCDが円に内接していて、∠A=95°である。∠Cの大きさを求めよ。
- 95°
- 105°
- 75°
- 85°
正解と解説
正解:D. 85°円に内接する四角形では向かい合う内角の和が180°。∠C=180°−95°=85°。95°は「対角は等しい」と誤解したミスで、等しいのではなく和が180°になる。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問14|接弦定理
円Oの周上の点Aにおける接線をATとし、円周上に2点B、Cをとる。∠TAB=65°のとき、弧ABに対する円周角∠ACBの大きさを求めよ。ただしCは∠TABが見込む弧と反対側の弧の上にあるとする。
- 115°
- 65°
- 25°
- 130°
正解と解説
正解:B. 65°接弦定理より、接線と弦ABのなす角∠TABは、その弦に対する円周角∠ACBに等しいので65°。130°は円周角と中心角を混同して2倍したミス、115°は180°から引いてしまったミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問15|方べきの定理
円の2つの弦ABとCDが円の内部の点Pで交わっている。PA=3、PB=4、PC=2のとき、PDの長さを求めよ。
- 5
- 8/3
- 6
- 12
正解と解説
正解:C. 6方べきの定理より PA×PB=PC×PD。3×4=2×PD だから PD=6。5は3+4−2のように和や差で処理したミス。方べきは必ず「距離の積」が等しい。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問16|方べき(接線)
円外の点Pから円に接線PTを引き、またPを通る直線がこの円と2点A、Bで交わっている。PA=4、PB=9のとき、接線PTの長さを求めよ。
- 6
- 36
- 13/2
- 5
正解と解説
正解:A. 6接線型の方べきの定理より PT²=PA×PB=4×9=36。よってPT=6。36のまま答えるのは平方根を取り忘れたミス。13/2は(4+9)/2で、積ではなく平均をとってしまったミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問17|方べき(割線)
円外の点Pから2本の直線を引き、一方は円と2点A、B(PA=3、AB=5)で、他方は2点C、D(PC=4、PC<PD)で交わっている。PDの長さを求めよ。
- 6
- 15/4
- 8
- 5
正解と解説
正解:A. 6PB=PA+AB=3+5=8。方べきの定理より PA×PB=PC×PD、3×8=4×PD だから PD=6。ABの5をそのままPBとして3×5=4×PDとすると15/4になる。外部の割線ではPから遠い交点までの長さを使う。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問18|接線の長さ
△ABCにおいて、BC=10、CA=7、AB=9である。△ABCの内接円が辺ABと接する点をPとするとき、APの長さを求めよ。
- 6
- 4
- 5
- 3
正解と解説
正解:D. 3円外の1点から引いた2本の接線の長さは等しいので、A、B、Cからの接線の長さをx、y、zとすると x+y=9、y+z=10、z+x=7。全部たすと x+y+z=13(半周長s)なので、AP=x=s−BC=13−10=3。6はBP(s−CA)、4はCからの接線の長さ(s−AB)で、どの頂点の接線かに注意。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問19|共通接線
半径4の円Oと半径2の円O'があり、中心間の距離は10である。この2つの円の共通外接線の長さを求めよ。
- 8
- 2√21
- 4√6
- 10
正解と解説
正解:C. 4√6共通外接線の長さは√(d²−(r₁−r₂)²)=√(100−(4−2)²)=√96=4√6。8=√(100−36)は半径の和(4+2)²を使った値で、それは共通内接線の長さ。外接線は差、内接線は和と使い分ける。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問20|弧と円周角
円周上の3点A、B、Cが円周を弧AB:弧BC:弧CA=3:4:5に分けている。△ABCの最も大きい内角の大きさを求めよ。
- 60°
- 75°
- 90°
- 80°
正解と解説
正解:B. 75°円周角は弧の長さに比例するので、3つの内角は180°を3:4:5に分けた45°、60°、75°。最大の内角は最大の弧CAに対する円周角∠Bで75°。90°は3:4:5の直角三角形の辺の比と混同したミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(1)図形の性質
問21|素因数分解
540を素因数分解せよ。
- 2³×3²×5
- 2²×3²×5
- 2²×3³×5
- 2×3³×5²
正解と解説
正解:C. 2²×3³×5540=2×270=2×2×135=2²×135、135=27×5=3³×5。よって540=2²×3³×5。検算すると4×27×5=540。2³×3²×5=360、2²×3²×5=180で一致しない。指数の付け間違いは掛け戻して確かめる。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問22|最小公倍数
12と18の最小公倍数を求めよ。
- 6
- 36
- 72
- 216
正解と解説
正解:B. 3612=2²×3、18=2×3²。最小公倍数は各素因数の指数の大きい方を取って2²×3²=36。6は最大公約数。216=12×18÷1のように積をそのまま使うのは誤りで、G×L=a×bより L=12×18÷6=36と求めることもできる。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問23|G×L=ab
2つの自然数の最大公約数が6、最小公倍数が180で、一方の数が30であるとき、もう一方の数を求めよ。
- 36
- 30
- 60
- 90
正解と解説
正解:A. 362数a、bについて G×L=a×b が成り立つので、6×180=30×b より b=1080÷30=36。検算すると gcd(30,36)=6、lcm(30,36)=180 で条件に合う。60や90は約数・倍数の関係から当てずっぽうに選びやすい値だが、G×L=abで確かめれば1つに決まる。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問24|互除法
ユークリッドの互除法を用いて、273と63の最大公約数を求めよ。
- 7
- 3
- 63
- 21
正解と解説
正解:D. 21273=63×4+21、63=21×3+0。余りが0になったので、最後の割る数21が最大公約数。273=3×7×13、63=3²×7からも gcd=3×7=21 と確かめられる。7や3は公約数ではあるが最大ではない。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問25|互除法
ユークリッドの互除法を用いて、319と143の最大公約数を求めよ。
- 33
- 13
- 1
- 11
正解と解説
正解:D. 11319=143×2+33、143=33×4+11、33=11×3+0。よって最大公約数は11。33は途中の余りで、互除法は余りが0になるまで続ける。319=11×29、143=11×13からも確かめられる。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問26|2進→10進
2進数 110101₂ を10進数で表せ。
- 53
- 43
- 51
- 26
正解と解説
正解:A. 53110101₂=1×32+1×16+0×8+1×4+0×2+1×1=32+16+4+1=53。43は桁の重みを逆順(101011₂と同じ)に掛けてしまったミス。左端が最高位(2⁵=32の位)であることに注意。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問27|10進→5進
10進数の123を5進法で表せ。
- 344₅
- 443₅
- 434₅
- 433₅
正解と解説
正解:B. 443₅123÷5=24余り3、24÷5=4余り4、4÷5=0余り4。余りを下から順に読んで443₅。検算すると4×25+4×5+3=123。余りを上から読むと344₅になってしまうのが典型的なミス。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問28|2進法の計算
2進数の計算 1011₂+110₂ の結果を2進数で表せ。
- 10011₂
- 1111₂
- 10001₂
- 10101₂
正解と解説
正解:C. 10001₂10進数に直すと1011₂=11、110₂=6で、和は17=16+1=10001₂。2進数のまま筆算しても、1+1=10の繰り上がりを追えば10001₂。繰り上がりを1か所落とすと1111₂(15)や10011₂(19)のような値になる。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問29|不定方程式
方程式 3x+5y=1 の整数解の1つは x=2、y=−1 である。すべての整数解を表す式はどれか。ただしkは整数とする。
- x=2+3k, y=−1−5k
- x=2+5k, y=−1−3k
- x=2+5k, y=−1+3k
- x=2−5k, y=−1−3k
正解と解説
正解:B. x=2+5k, y=−1−3k3(x−2)+5(y+1)=0 より 3(x−2)=−5(y+1)。3と5は互いに素なので x−2 は5の倍数となり、x=2+5k、y=−1−3k。xには相手の係数5、yには相手の係数3がつき、符号は逆になる。x=2+3k, y=−1−5kはk=0では成り立つがk=1で3×5+5×(−6)=−15≠1となり誤り。x=2−5k, y=−1−3k も k=1 のとき 3×(−3)+5×(−4)=−29≠1 となり誤り。代入して確認するのが確実。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
問30|余りの条件
7で割ると3余り、13で割ると5余る自然数のうち、最小のものを求めよ。
- 31
- 122
- 18
- 66
正解と解説
正解:A. 31求める数をNとすると N=7x+3=13y+5。よって7x−13y=2。x=4、y=2が1組の解で、このときN=7×4+3=31。検算すると31=7×4+3、31=13×2+5で条件を満たす。解は7×13=91ごとに現れるので、次は122(これは最小ではない)。18=13+5は7で割ると4余るので誤り。
根拠:文部科学省「高等学校学習指導要領」(平成30年文部科学省告示第68号)第2章第4節 数学 第2款 第4 数学A 2 内容(3)数学と人間の活動
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※ 解説は学習用の情報提供です。教科書・学校の指示する解法を優先してください。
※ 出題は高等学校学習指導要領(平成30年告示・数学)の範囲に沿った仮の宿 学習室のオリジナル問題です。計算問題はすべて機械検算ずみ。学校の定期テストの出題範囲・形式は各学校の指示をご確認ください。