埼玉医科大学/2022年度/前期

4埼玉医科大学 2022年 数学 第4問解答・解説

場合の数と確率図形の性質

難易度勝負 レベル 4/10 目安 15分編集部の評価

対象医学部医学科

1問題

埼玉医科大学2022年度第4問
次の文章を読み、下の問い(問1〜4)の各枠に当てはまる符号または数字をマークせよ。

図1のような正八角形ABCDEFGHの頂点から異なる3点を無作為に選び、これらを頂点とする三角形を作る、という試行を行う。(図1:正八角形の頂点が A, B, C, D, E, F, G, H の順に時計回りに並ぶ。)

問1 この試行でできる三角形が二等辺三角形である場合の数は 2728\boxed{27}\boxed{28} 通りで、すべての辺の長さが異なる三角形である場合の数は 2930\boxed{29}\boxed{30} 通りである。

問2 この試行でできる三角形が、△AHB\triangle\mathrm{AHB} と合同である確率は 3132\dfrac{\boxed{31}}{\boxed{32}} であり、△AHC\triangle\mathrm{AHC} と合同である確率は 3334\dfrac{\boxed{33}}{\boxed{34}} である。

問3 合同な三角形を同じ種類とみなすとき、この試行で 35\boxed{35} 種類の三角形を作ることができる。

問4 2回続けてこの試行を行う。ここで1回目と2回目の試行は独立に行われるものとする。

(1) 1回目にできる三角形と2回目にできる三角形が合同である確率は 36373839\dfrac{\boxed{36}\boxed{37}}{\boxed{38}\boxed{39}} である。

(2) 1回目にできた三角形が二等辺三角形だったとき、2回目にできる三角形が1回目の三角形と合同である確率は 4041\dfrac{\boxed{40}}{\boxed{41}} である。

出典:埼玉医科大学 2022年度 前期 数学 第4問

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

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • 問1
    二等辺三角形 24 通り、3辺の長さが異なる三角形 32 通り
  • 問2
    △AHB\triangle\mathrm{AHB} と合同:17\dfrac{1}{7}、△AHC\triangle\mathrm{AHC} と合同:27\dfrac{2}{7}
  • 問3
    5 種類
  • 問4
    (1) 1149\dfrac{11}{49} (2) 17\dfrac{1}{7}

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

3頂点で円周を3つの弧に分け、弧に含まれる辺の数 (a, b, c)(a,\,b,\,c)(a+b+c=8a+b+c=8)で三角形の形が決まる。{1,1,6},{1,2,5},{1,3,4},{2,2,4},{2,3,3}\{1,1,6\},\{1,2,5\},\{1,3,4\},\{2,2,4\},\{2,3,3\} の5種類で、それぞれの個数を数える。

解答

三角形の3頂点は外接円を3つの弧に分け、各弧に含まれる正八角形の辺の数を a, b, ca,\,b,\,c(a+b+c=8a+b+c=8、各1以上)とすると、合同な三角形とこの組 {a, b, c}\{a,\,b,\,c\} が対応する。組は
{1,1,6}, {1,2,5}, {1,3,4}, {2,2,4}, {2,3,3} \{1,1,6\},\ \{1,2,5\},\ \{1,3,4\},\ \{2,2,4\},\ \{2,3,3\}
の5種類(問3の答え)。それぞれの三角形の個数は、始点の頂点8通り×弧の並べ方の数を、1つの三角形が3回数えられることで割って、{1,2,5},{1,3,4}\{1,2,5\},\{1,3,4\} が各 8⋅63=16\dfrac{8\cdot6}{3}=16、ほかの3つが各 8⋅33=8\dfrac{8\cdot3}{3}=8。合計 56=8C356={}_{8}\mathrm{C}_{3} で合う。

問1 二等辺三角形は {1,1,6},{2,2,4},{2,3,3}\{1,1,6\},\{2,2,4\},\{2,3,3\} で 2424 通り、3辺の長さが異なるのは 16+16=3216+16=32 通り。

問2 △AHB\triangle\mathrm{AHB} は {1,1,6}\{1,1,6\} で 856=17\dfrac{8}{56}=\dfrac{1}{7}、△AHC\triangle\mathrm{AHC} は {1,2,5}\{1,2,5\} で 1656=27\dfrac{16}{56}=\dfrac{2}{7}。

問4 (1) 各種類の確率は 17\dfrac{1}{7}(3種類)と 27\dfrac{2}{7}(2種類)なので
3(17)2+2(27)2=1149. 3\left(\dfrac{1}{7}\right)^{2}+2\left(\dfrac{2}{7}\right)^{2}=\dfrac{11}{49}.
(2) 1回目が二等辺三角形(確率 37\dfrac{3}{7})で、2回目が同じ種類になる確率は 3(17)2=3493\left(\dfrac{1}{7}\right)^{2}=\dfrac{3}{49}。よって 3/493/7=17\dfrac{3/49}{3/7}=\dfrac{1}{7}。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • 弧の分け方で分類
  • 条件付き確率

答えと解答は編集部が AI で作成したもので、大学が公表したものではありません。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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