2024 広島大学 後期理学部数学科

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2024 広島大学 後期

理学部数学科

易□ 並□ 難□

【1】  θ は - π2<θ <π2 を満たす実数とし, t=tan⁡θ とおく.以下の問いに答えよ.

(1)  cos⁡2⁢θ と sin⁡2⁢ θ をそれぞれ t を用いて表せ.

(2)  t が有理数であることは, cos⁡2⁢θ と sin⁡2 ⁢θ がともに有理数であるための必要十分条件であることを示せ.

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理学部数学科

易□ 並□ 難□

【2】 座標空間内に, 6 点 A (1,0, 0), B (0,1, 0), C (0,0, 1), D (0,-1 ,0), E (0,0, -1), F (-1,0 ,0) を頂点とする正八面体 X が与えられている.また,座標空間の原点を O とする.また,点 M を三角形 ABC の重心とし,点 P を正八面体 X の内部の点とする.ただし,点 P は正八面体 X の面または辺上にはなく,またどの頂点にも一致しないものとする.以下の問いに答えよ.

(1) 三角形 ABC の面積を求めよ.

(2) 四面体 PABC の体積は,ベクトルの内積を用いて 12⁢ OM→⋅PM → と表されることを示せ.

(3) 四つの四面体 PABC , PADE, PFDC, PFBE の体積の和は,点 P の取り方によらず一定であることを示せ.

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配点25点

易□ 並□ 難□

【3】  {an } を各項が自然数である数列, {bn } を各項が実数である数列とする.また,数列 {c n} を,

cn=b an (n= 1,2 ,3 ,⋯)

として定める.たとえば,数列 {a n}, {bn } を

an=2⁢n +1, bn=3⁢ n+1 (n=1 ,2 ,3, ⋯)

として定めるとき, a1=3 であるから c1 =b3=10 であり, a2=5 であるから c2 =b5=16 である.以下の問いに答えよ.

(1) 数列 {a n}, {bn } を

an=2⁢ n+1, bn=3⁢ n+1 (n= 1,2 ,3 ,⋯)

として定めるとき,数列 {c n} の一般項を求めよ.

(2) 数列 {a n} を各項が自然数である等差数列,数列 {bn } を等比数列とするとき,数列 {c n} は等比数列であることを示せ.

(3)

bn=3 n (n=1 ,2 ,3,⋯ )

と定める. n が 5 の倍数であるならば, bn-1 は 11 の倍数になることを示せ.

(4)

an=2 n, bn=3n (n= 1,2 ,3 ,⋯)

と定めるとき, c2024 を 11 で割ったときの余りを求めよ.

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易□ 並□ 難□

【4】  6 枚のカードが袋に入っており, 1 枚に 1 文字ずつ, 「1 」, 「2 」, 「3 」, 「4 」, 「5 」, 「終」とそれぞれ書かれている.袋から 1 枚ずつカードを取り出して,別に準備した箱に移動していき,「終」と書かれたカードが出たらそこで終了して,それまでに箱に移されたカードに書かれた数字の集合を記録する,という試行 T を考える. A さんがこの試行 T を行って記録した数字の集合を SA とする. SA は {1, 2,3,4,5 } の部分集合である.たとえば, A さんが最初に「終」のカードを取り出したら, SA は空集合である.このとき,以下の問いに答えよ.

(1)  SA が 3 個の要素からなる確率を求めよ.

(2)  1 が SA の要素である確率を求めよ.また, 1 と 2 がともに SA の要素である確率を求めよ.

(3)  1 が SA の要素であるとき, 2 が SA の要素でない条件付き確率を求めよ.

(4)  SA が {1, 2,3,4} を含む確率を求めよ.

(5)  B さんも試行 T を行った. B さんが記録した数字の集合を SB とする. SA が SB を含む確率を求めよ.

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易□ 並□ 難□

【5】 以下の問いに答えよ.

(1) 座標平面上に 2 点 P (3, 0), Q (-3 ,0) が与えられている.次の条件(*)を満たす座標平面上の点 R 全体がなす図形を A とする.

(*)  {点 R はP ,Q のどちらかと一致するか, あるいは P, Qのどちらとも異なり, π3 ≦∠PRQを満たす.

図形 A を図示せよ.

(2) (1)の図形 A を x 軸の周りに 1 回転してできる図形を B とする.図形 B の体積を求めよ.

(3)  O を原点とする座標空間内に点 S (1,2, 2) が与えられている.次の条件(**)を満たす座標空間内の点 T 全体がなす図形を C とする.

(**)  {点 T は O, S のどちらかと一致するか, あるいは O, Sのどちらとも異なり, π3≦ ∠OTSを満たす.

図形 C の体積を求めよ.

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