昭和医科大学/2023年度/前期

4昭和医科大学 2023年 数学 第4問解答・解説

1問題

昭和医科大学2023年度第4問
1からnnまでの自然数を重複なく1枚に1つずつ記したnn枚のカードを用意した。次の各問いに答えよ。ただし、答えは結果のみを解答欄に記入せよ。

(1) nn枚のカードから同時に2枚のカードを選ぶ。カードに記された数字の和がn+1n+1より小さい場合が何通りあるか調べたい。
(1-1) n=8n=8のとき何通りあるか。
(1-2) n=9n=9のとき何通りあるか。
(1-3) nnが偶数のとき何通りあるか。
(1-4) nnが奇数のとき何通りあるか。

(2) ppは自然数とする(p<n)(p<n)。nn枚のカードからppとp+1p+1が記された計2枚のカードを抜きだした。残ったカードに記された自然数を全て合計すると2023となった。このときの自然数ppとnnとを求めよ。

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
  • (1-1)
    1212通り。
  • (1-2)
    1616通り。
  • (1-3)
    n(n−2)4\frac{n(n-2)}4通り。
  • (1-4)
    (n−1)24\frac{(n-1)^2}4通り。
  • (2)
    p=28, n=64p=28,\ n=64。

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

(1-1)

小さいカードiiを固定すると、大きいカードjjはi+1≦j≦8−ii+1\leqq j\leqq8-iである。
i=1,2,3i=1,2,3でそれぞれ6,4,26,4,2通りであり、和は1212である。

(1-2)

i=1,2,3,4i=1,2,3,4に対し、i+1≦j≦9−ii+1\leqq j\leqq9-iなので、7,5,3,17,5,3,1通りであり、和は1616である。

(1-3)

n=2mn=2mとする。i<ji<jかつi+j<n+1i+j<n+1はi+1≦j≦n−ii+1\leqq j\leqq n-iである。
i=1,…,m−1i=1,\ldots,m-1ごとにn−2in-2i通りなので、∑i=1m−1(2m−2i)=m(m−1)=n(n−2)4\sum_{i=1}^{m-1}(2m-2i)=m(m-1)=\frac{n(n-2)}4となる。

(1-4)

n=2m+1n=2m+1では、i=1,…,mi=1,\ldots,mごとにn−2in-2i通りである。
和は(2m−1)+(2m−3)+⋯+1=m2=(n−1)24(2m-1)+(2m-3)+\cdots+1=m^2=\frac{(n-1)^2}4となる。

(2)

条件はn(n+1)2−(2p+1)=2023\frac{n(n+1)}2-(2p+1)=2023、すなわちn(n+1)2=2024+2p\frac{n(n+1)}2=2024+2pである。
1≦p≦n−11\leqq p\leqq n-1から、2026≦n(n+1)2≦2022+2n2026\leqq\frac{n(n+1)}2\leqq2022+2nである。前者はn≧64n\geqq64、後者はn2−3n−4044≦0n^2-3n-4044\leqq0よりn≦65n\leqq65となる。ここでn=66n=66では正で、以降増加する。
n=64n=64なら2p=2080−2024=562p=2080-2024=56よりp=28p=28である。n=65n=65なら2p=2145−2024=1212p=2145-2024=121であり、整数ppは存在しない。

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。

答えと解答は AI で作成したものです。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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