2022年 共通テスト数学IA 第1問[1]

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 実数 a , b , c が
  a + b + c = 1……①
および
  a2 + b2 + c2 = 13……②
を満たしているとする。

(1) ( a + b + c )2 を展開した式において、①と②を用いると
  ab + bc + ca =  アイ 
であることがわかる。よって
  ( a – b )2 + ( b – c )2 + ( c – a )2 =  ウエ 
である。

(2) a – b = 2√5 の場合に、 ( a – b ) ( b – c ) ( c – a ) の値を求めてみよう。 b – c = x , c – a = y とおくと
  x + y =  オカ  √5
である。また、(1)の計算から
  x2 + y2 =  キク 
が成り立つ。これらより
  ( a – b ) ( b – c ) ( c – a ) =  ケ  √5
である。

解答

アイ

展開の公式
( a + b + c )2
 = a2 + b2 + c2 + 2 ( ab + bc + ca )
に与えられた条件を代入して、
 1 = 13 + 2 ( ab + bc + ca )
より、
 ab + bc + ca = -6

ウエ

 ( a – b )2 + ( b – c )2 + ( c – a )2
 = 2 ( a2 + b2 + c2 ) – 2 ( ab + bc + ca )
 = 2・13 – 2×(-6) = 38

オカ

 x + y
 = ( b – c ) + ( c – a )
 = b – a
 = – ( a – b )
 = -2√5

キク

 「ウエ」の式から、
 (2√5)2 + x2 + y2 = 38
すなわち、
 20 + x2 + y2 = 38
より、
 x2 + y2 = 18

 対称式の式変形を利用して、
  x2 + y2 = 18
  ( x + y )2 – 2xy = 18
いま、 x + y = 2√5 だから、
  20 – 2xy = 18
すなわち、 xy = 1 である。
 求める値は、 2√5 × xy = 2√5

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