こんにちは。東久留米市の学習塾塾長です。
今回は、平成31年度桜蔭中入試問題を取り上げます。
問題は、
「下の図のようなかわった時計があります。この時計には、7から17までの数字と目盛りが書いてあります。7と8、8と9、9と10、・・・・・、16と17の目盛りの間隔は、すべて等しいとします。午前7時を7時0分、午後1時を13時0分のように表すことにします。8時0分のとき、下の図のように時計の長針は7、短針は8を指します。長針と短針は右回りになめらかに動きます。
▲問題図
長針は次の①②の規則に従って動きます。
① 長針は7時0分から17時0分までは60分で1周します。
このとき、長針と短針はそれぞれ一定の速さで動きます。
② 長針は17時0分から翌日の7時0分までは168分で1周します。
このとき、長針と短針はそれぞれ一定の速さで動きます。
長針が1周する間に短針が回転する角度は、①のときも②のときも同じで、短針は24時間で1周します。ただし、普通の時計と同じように1時間は60分です。
(1) 次の〔 〕にあてはまる数を答えなさい。
長針が1周する間に短針が回転する角度は〔 ア 〕°です。
時刻が12時45分のとき長針と短針のつくる角の大きさは〔 イ 〕°です。
ただし、長針と短針のつくる角の大きさは0°以上180°以下とします。
(2) 10時0分から11時0分までの1時間で、長針と短針のつくる角の大きさが60°になる時刻は何時何分ですか。すべて求めなさい。解答用紙の答のらんは全部使うとは限りません。
(3) 17時0分から翌日の7時0分の間で、長針と短針が重なる時刻は何時何分ですか。解答用紙の答のらんは全部使うとは限りません。」
です。
長針は、7時0分から17時0分までの10時間で10周し、17時0分から翌日の7時0分までの14時間で 14×60÷168=5(周)するので、24時間で15周します。
一方、短針は24時間で360°(1周)動きます。
したがって、長針が1周する間に短針が回転する角度は 360÷15=
24° で、これが(1)の〔 ア 〕の答えです。
7時0分から12時45分の間は、長針は60分で1周します。
ここで時計の中心と7の目盛りを結んだ線と長針、短針までの角度を下図のように定めると、12時45分での長針の角度は 360×45/60=270°です。
▲図.長針と短針の角度を定めました
一方、12時45分での短針の角度は 24×(5と45/60)=24×23/4=138°です。
したがって、12時45分のときの長針と短針のつくる角の大きさは 270-138=
132° で、これが〔 イ 〕の答えです。
次に(2)です。
まず、1分間に変わる長針と短針の角度の大きさを計算し、それらから1分間に変わる角度差を求めましょう。
10時0分から11時0分の間、長針は60分で1周するので、長針の角度は1分間に360÷60=6°大きくなり、一方、短針は長針が1周する間(60分)に24°大きくなるので、短針の角度は1分間に24÷60=2/5°大きくなります。
したがって、長針と短針の角度差は1分間に6-2/5=28/5°変わります。
ここで10時0分のときの長針と短針の角度を計算すると、それぞれ0°と24×3=72°で、その差は72°になります。
このとき、この角度差が60°になるのは、長針と短針の角度差が、12°(=72-60)、または、132°(=72+60)変わるときです。
したがって、長針と短針の角度差が、
● 12°変わるのに要する時間は、
● 132°変わるのに要する時間は、
から、それぞれの時刻は
になり、これが(2)の答えです。
最後の(3)です。
17時0分から翌日の7時0分の間、長針は168分で1周するので、長針の角度は1分間に360°÷168=15/7°変わり、一方、短針は長針が1周する間(168分)に24°大きくなるので、短針の角度は1分間に24÷168=1/7°大きくなります。
したがって、長針と短針の角度差は1分間に15/7-1/7=14/7=2°変わります。
ここで17時0分のときの長針と短針の角度を計算すると、それぞれ0°と24×10=240°で、その差は240°になります。
このとき、この角度差が0°になるのに要する時間は、240÷2=120分で、その時刻は19時0分です。
さらに、19時0分より後に長針と短針が重なるのは、19時0分(角度差0°)を基準にして、その角度差が360°、720°、1080°・・・になるときで、これらの角度差になるのに要する時間と時刻は、
● 角度差 360°: 360÷2=180分← 3時間後(22時0分)
● 角度差 720°: 720÷2=360分← 6時間後( 1時0分)
● 角度差1080°:1080÷2=540分← 9時間後( 4時0分)
● 角度差1440°:1440÷2=720分←12時間後(翌日の7時0分)
になります。
したがって、長針と短針が重なる時刻は、
19時0分、22時0分、1時0分、4時0分、7時0分 で、これが答えです。
簡単な問題です。