面積の確率

obenben 自動ジャッジ 難易度: 数学 > 高校数学
2026年2月19日20:03 正解数: 1 / 解答数: 2 (正答率: 50%) ギブアップ数: 0
確率 面積 正十二角形

1. 正十二角形の面積と条件の整理

正十二角形の外接円の半径を $R$ とすると、全体の面積 $S$ は次のように表せます。
$$ S = 12 \times \left( \frac{1}{2} R^2 \sin 30^\circ \right) = 3R^2 $$
多角形の面積が $S \times \frac{1}{3} = R^2$ となる頂点の集合 $V$ は、以下の 30通り です。

  • 三角形 (12種類):頂点の間隔が $(3, 3, 6)$ のもの
    $$ \text{面積} = \frac{1}{2}R^2 (\sin 90^\circ + \sin 90^\circ + \sin 180^\circ) = R^2 $$
  • 四角形 (18種類):頂点の間隔が $(1, 1, 5, 5)$ のもの
    $$ \text{面積} = \frac{1}{2}R^2 (\sin 30^\circ + \sin 30^\circ + \sin 150^\circ + \sin 150^\circ) = R^2 $$

2. 5回の試行における出現パターン数

全事象は $12^5 = 248,832$ 通りです。

  • 3頂点の集合(12種)が選ばれる場合
    特定の3つの頂点が5回の試行で過不足なく選ばれる並べ方は $150$ 通り。
    $$ 12 \times 150 = 1,800 \text{ 通り} $$
  • 4頂点の集合(18種)が選ばれる場合
    特定の4つの頂点が5回の試行で過不足なく選ばれる並べ方は $240$ 通り。
    $$ 18 \times 240 = 4,320 \text{ 通り} $$

3. 確率の計算

求める確率は、これらの合計を全事象で割ったものです。

$$ \text{確率} = \frac{1,800 + 4,320}{12^5} = \frac{6,120}{248,832} $$

これを約分すると、最終的な答えは以下の通りとなります。

$$ \text{答え:} \frac{85}{3,456} $$


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$$
x^2 +x^4+y^4+3x^2y^2 + xy + 2xy^3 + y^2 - 12 + 2x^3y
$$

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なお、値が負の数になった場合、-の記号はカタカナで答えなさい。
(例)[ただし◯、◻︎、◎などの記号はx、yなどを含める式を表す]
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$$
\frac{x^4-10x^2+9}{(x+1)(x+3)(x-3)} + \sqrt{25+4\sqrt{6}} \cdot \sqrt{25-4\sqrt{6}} + \frac{(x+2)^3-(x-2)^3}{12x} + \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}+\sqrt{1}} + \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{5}+\sqrt{3}} + \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{7}+\sqrt{5}} - \frac{\sqrt{14}}{\sqrt{2}} + 19
$$

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整数で解答してください.


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${}$ 解答は求める項の値をそのまま入力してください。
(例)第10項=106 → $\color{blue}{106}$