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自治医科大学/2011年度/1/24

自治医科大学 2011年 数学 第11問解答・解説

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1問題

自治医科大学2011年度第11問

直線 x−4y+3=0x-4y+3=0 と直線 5x−3y−10=05x-3y-10=0 とのなす角を θ\theta (0≦θ≦π2\displaystyle 0\leq\theta\leq\frac{\pi}{2})とするとき,(sin⁡θ−cos⁡θ)2(\sin\theta-\cos\theta)^{2} の値を求めよ。  設問ごとに,与えられた選択肢の中から最も適当なものを一つだけ選び,解答用紙の該当する記号を塗りつぶせ。  選択肢:ア=0,カ=1,サ=2,タ=3,ナ=4,ハ=5,マ=6,ヤ=7,ラ=8,ワ=9。

まずは自分で解いてみましょう。詰まったら「考え方」、解けたら「答え」で確かめられます。

2考え方

考え方を見る解き方の方針だけを確かめる

直線の傾きからなす角の正接を求め、指定範囲で角を定める。

3答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • ア (0)

4解答

解答を見る途中式つきの解答

第1直線を傾き切片の形にすると y=14x+34\displaystyle y=\frac14x+\frac34、第2直線は y=53x−103\displaystyle y=\frac53x-\frac{10}{3} である。それぞれの傾きを m1=14\displaystyle m_1=\frac14、m2=53\displaystyle m_2=\frac53 とする。傾き角の差が2直線のなす鋭角 θ\theta なので、正接の差の公式からtan⁡θ=m2−m11+m1m2=53−141+14⋅53=17121712=1.\displaystyle \tan\theta=\frac{m_2-m_1}{1+m_1m_2}=\frac{\frac53-\frac14}{1+\frac14\cdot\frac53}=\frac{\frac{17}{12}}{\frac{17}{12}}=1.0≦θ≦π2\displaystyle 0\leq\theta\leq\frac\pi2 より θ=π4\displaystyle \theta=\frac\pi4。したがって sin⁡θ=cos⁡θ\sin\theta=\cos\theta であり、(sin⁡θ−cos⁡θ)2=0.(\sin\theta-\cos\theta)^{2}=0.選択肢では 00 に対応する記号はアである。

この問題で使う考え方

  • 直線の方程式
  • 三角関数の加法定理
  • 三角比と相互関係

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