福田の数学〜東京医科歯科大学2022年理系第1問〜2つのベクトルで生成される異なる点の個数 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜東京医科歯科大学2022年理系第1問〜2つのベクトルで生成される異なる点の個数

問題文全文(内容文):
nを自然数とする。整数i,jに対し、xy平面上の点$P_{i,j}$の座標を
$(\cos\frac{2\pi}{n}i+\cos\frac{2\pi}{n}j, \sin\frac{2\pi}{n}i+\sin\frac{2\pi}{n}j)$
で与える。さらに、i,jを動かしたとき、$P_{i,j}$の取り得る異なる座標の
個数を$S_n$とする。このとき、以下の問いに答えよ。
(1)$n=3$のとき、$\triangle P_{0,0}P_{0,1}P_{0,2}$および$\triangle P_{1,0}P_{1,1}P_{1,2}$を同一平面上
に図示せよ。
(2)$S_4$を求めよ。
(3)平面上の異なる2点A,Bに対して、$AQ=BQ=1$であるような
同一平面上の点Qはいくつあるか。AB=dの値で場合分けして答えよ。
(4)$S_n$をnを用いて表せ。

2022東京医科歯科大学理系過去問
単元: #数A#数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#場合の数と確率#平面上のベクトル#場合の数#三角関数#平面上のベクトルと内積#学校別大学入試過去問解説(数学)#数学(高校生)#数C#東京医科歯科大学
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
nを自然数とする。整数i,jに対し、xy平面上の点$P_{i,j}$の座標を
$(\cos\frac{2\pi}{n}i+\cos\frac{2\pi}{n}j, \sin\frac{2\pi}{n}i+\sin\frac{2\pi}{n}j)$
で与える。さらに、i,jを動かしたとき、$P_{i,j}$の取り得る異なる座標の
個数を$S_n$とする。このとき、以下の問いに答えよ。
(1)$n=3$のとき、$\triangle P_{0,0}P_{0,1}P_{0,2}$および$\triangle P_{1,0}P_{1,1}P_{1,2}$を同一平面上
に図示せよ。
(2)$S_4$を求めよ。
(3)平面上の異なる2点A,Bに対して、$AQ=BQ=1$であるような
同一平面上の点Qはいくつあるか。AB=dの値で場合分けして答えよ。
(4)$S_n$をnを用いて表せ。

2022東京医科歯科大学理系過去問
投稿日:2022.05.22

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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$\boxed{3}$ Oを原点とする平面上の動点Rが$R_0$(1, 0)から出発して、単位円の周上を1秒ごとに反時計周りに移動する。移動するときの動径ORの回転角は、確率$\frac{1}{2}$で$\frac{\pi}{6}$、確率$\frac{1}{2}$で$\frac{\pi}{3}$である。n秒後のRの位置を$R_n$とする。以下の問いに答えよ。
(1)$R_5$が(-1, 0)である確率を求めよ。
(2)$R_9$がx軸上にある確率を求めよ。
次に、$R_n$がx軸上またはy軸上にある確率を$p_n$(n≧1)とする。
(3)$p_{n+1}$を$p_n$を用いて表せ。
(4)$p_n$を求めよ。

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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
次の問題
問題
表面と裏面が出る確率がそれぞれであるコインを投げる試行を繰り返し、同
じ面が3回連続して出た時点で試行を終了する。n回投げ終えた段階で試行が
終了する確率 $p_n$を求めよ。
に対する次の答案Aについて以下の問いに答えよ。
(1) もし答案Aに誤りがあれば誤りを指摘し、その理由を述べよ。ただし、すでに
指摘してある誤った結論から論理的に導き出した結論を誤りとして指摘する必要
はない。誤りがないときは「誤りなし」と答えよ。
(2) 答案Aで導かれたp_nと正解の$p_n$とで値が異なるとき、値が異なる最小のnを
求め、そのnに対する正解のpnの値を答えよ。そのようなnがないときは
「すべて一致する」と答えよ。

答案A
自然数nに対して、コインをn回投げ終えた段階で、その後最短で試行が終了するために
必要な回数がk回($k \geqq 0$)である確率を$p_n(k)$とする。このとき、
kは0,1,2のいずれかであるから、確率の総和は
$p_n(0)+p_n(1)+p_n(2)=1$
である。また、$p_n(0)=p_n,p_{n+1}(0)=\frac{1}{2}p_n(1),p_{n+2}(0)=\frac{1}{4}p_n(2)$であるから漸化式
$p_n+2p_{n+1}+4p_{n+2}=1 (n \geqq 1)$
を得る。ここで$\frac{1}{7}+\frac{2}{7}+\frac{4}{7}=1$なので、$q_n=2^n(p_n-\frac{1}{7})$とすれば
$q_n+q_{n+1}+q_{n+2}=0$
である。よって$n \geqq 4$に対して
$q_n=-q_{n-1}-q_{n-2}=(q_{n-2}+q_{n-3})-q_{n-2}=q_{n-3}$
が成立する。以上より、
$Q(x)=
\left\{
\begin{array}{1}q_1 (nを3で割った時の余りが1のとき)\\
q_2 (nを3で割った時の余りが2のとき)\\
q_3      (nが3で割り切れるとき)\\
\end{array}
\right.$
とすれば求める確率は
$p_n=\frac{q_n}{2^n}+\frac{1}{7}=\frac{Q(n)}{2^n}+\frac{1}{7} (n \geqq 4)$
である。また最初の2項は定義より$p_1=p_2=0$であり$p_n$の漸化式で$n=1$とすれば
$p_1+2p_2+4p_3=1$ であるから$p_3=\frac{1}{4}$である。さらに
$q_1=-\frac{2}{7}, q_2=-\frac{4}{7}, q_3=\frac{6}{7}$
である。したがって
$p_1=p_2=0, p_3=\frac{1}{4}, p_n=\frac{Q(n)}{2^n}+\frac{1}{7} (n \geqq 4)$
となる。

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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
表と裏が出る確率がそれぞれ $\frac{1}{2}$ である硬貨がある。座標平面において、原点 $(0,0)$ に置かれた点 $\mathrm{A}$ および座標 $(1,0)$ に置かれた点 $\mathrm{B}$ を、硬貨を $1$ 回投げるごとに以下の規則 $(R)$ に従って動かし、 $n$ 回硬貨を投げた直後における点 $\mathrm{A,B}$ の位置について考える。
規則 $(R)$:
・表が出たとき、 $\mathrm{A}$ は動かさず、 $\mathrm{B}$ は $\mathrm{A}$ を中心に反時計回りに $90^{\circ}$ 回転した位置に動かす。
・裏が出たとき、$\mathrm{B}$ は動かさず、 $\mathrm{A}$ は $\mathrm{B}$ を中心に反時計回りに $90^{\circ}$ 回転した位置に動かす。
$(1)$ $n=10$ のとき、$\overrightarrow{\mathrm{AB}}=(\fbox{タ},\fbox{チ})$
$(2)$ $n=3$ のとき、 $\mathrm{A}$ が位置することが可能な座標の総数は $\fbox{ツ}$ である。
$(3)$ $n=4$ のとき、 $\mathrm{A}$ が原点にある確率は $\displaystyle \frac{\fbox{テ}}{\fbox{ト}}$ であり、 $\mathrm{A}$ が $x$ 軸上にある確率は $\displaystyle \frac{\fbox{ナ}}{\fbox{ニ}}$ である。
$(4)$ $n=8$ のとき、 $\mathrm{A}$ が原点にある確率は $\displaystyle \frac{\fbox{ヌ}}{\fbox{ネ}}$ であり、 $\mathrm{A}$ が $x$ 軸上にある確率は $\displaystyle \frac{\fbox{ノ}}{\fbox{ハ}}$ である。
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岡山県立大 順列

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単元: #場合の数と確率#学校別大学入試過去問解説(数学)
指導講師: 鈴木貫太郎
問題文全文(内容文):
2022岡山県立大学過去問題
●n個$(n \geqq 2)$と
○3個を1列に並べる
○がとなり合う並べ方は何通りか
*同じ色の玉は区別しない
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指導講師: ハクシ高校【数学科】良問演習チャンネル
問題文全文(内容文):
$xy$平面上に$x=(k$は整数)または$y=l(l$は整数)で定義される碁盤の目のような街路がある。
4点$(2,2),(2,4),(4,2),(4,4)$に障害物があって通れないとき、$(0,0)$と$(5,5)$を結ぶ最短経路は何通りあるか。
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