問題文
$a,b$を$a>1,b>1$を満たす実数とする。
$\theta$が$0\leq\theta<2\pi$の範囲を動くとき$f(\theta)=\sqrt{a^2-2a\cos\theta+1}+\sqrt{b^2-2b\sin\theta+1}$の最小値が$\sqrt{a^2+b^2}$となるような$(a,b)$の存在範囲を$ab$平面に図示したとき、その領域の面積を求めよ。
解答形式
整数または既約分数で答えてください。
半角で入力してください。
問題文
(1)$p$を奇素数とし、$\frac{1}{p}$を2進数で表示したときの循環節(※)が2以上8以下であるような$p$は6つ存在する。フェルマーの小定理を用いて$p$とその$p$に対する$\frac{1}{p}$の循環節の長さの関係を導き、6つの$p$の値を全て答えよ。
(2)$p$を奇素数とし、$\frac{1}{p}$を2進数で表示したときに最大で1が連続して並ぶ個数を$f(p)$とおく。例えば$\frac{1}{3}=0.01010…_{(2)}$より$f(3)=1$である。(1)を満たす$p$の中で$f(p)$が最大となるのは$p$がいくらのときか。Midyの定理を用いることによって求め、その値を答えよ。
(※)循環節とは、循環小数の繰り返される数字の列のうちその長さが最小でありかつその先頭が最も先に来るようなもののことである。例えば$\frac{1}{3}=0.01010…_{(2)}$となり、このときの循環節は$01$であり、$0101$や$10$は循環節とならない。
解答形式
(1)の全ての答えを小さい順に1~6行目に半角数字で入力してください。また、(2)の答えを7行目に半角数字で入力してください。
問題文
原点$O$とする$xy$平面上で点$(3,2)$を通る傾き負の直線と$x$軸,$y$軸との交点をそれぞれ$A,B$とするとき、$\triangle OAB$の面積の最小値を求めよ。
解答形式
整数または既約分数で答えてください。
半角で入力してください。
問題文
$\dfrac{n^2+2020}{2n}$が自然数となるような自然数$n$の総和を求めよ。
解答形式
解答を半角数字で入力してください。
問題文
古典制御論においてシステムの特性が線形微分方程式で表される場合、伝達関数は有理関数$$G(s)=\frac{b_ms^m+b_{m-1}s^{m-1}+…+b_1s+b_0}{a_ns^n+a_{n-1}s^{n-1}+…+a_1s+a_0}$$で与えられる。このときの分母多項式$$a_ns^n+a_{n-1}s^{n-1}+…+a_1s+a_0$$は複素数の範囲でn個の根を持ち、これらの実部が全て負であれば漸近安定、非正であればリアプノフ安定となる。
まずは分母多項式が2次の場合の安定条件を考える。
(1) $a,b$を実数とするとき、2次方程式 $x^2+ax+b=0$ の2解の実部が共に非正となるような$a,b$の条件を次の中から選べ。
1. $a\geq0$かつ$b\geq0$
2. $a\geq0$かつ$b\leq0$
3. $a\leq0$かつ$b\geq0$
4. $a\leq0$かつ$b\leq0$
次に分母多項式が4次の場合の安定条件を考える。
以下では、$p,q$を実数とし、4次方程式$$x^4+(p+q)x^3+(6-p^2-q^2)x^2+(p+q)x+1=0…(*)$$を考える。
(2) (*)の4解が全て実数解であり、かつ(実部が)全て非正となるような$p,q$の組について以下のうちどちらが正しいか。
1. 存在する。
2. 存在しない。
(3) (*)の4解の実部が全て非正となるような$p,q$の条件を求め、そのような$p,q$に対する$pq$の最大値を求めよ。
解答形式
(1)～(3)の解答を半角数字で改行区切りで解答してください。
ただし、(1)の解答は1から4の中から選び、(2)の解答は1,2の中から選び、(3)の解答は$pq$の最大値のみ答えること。
問題文
$xy$平面において点$O$を中心とする単位円上に異なる2点を取り、それぞれ$P_0,Q$とする(ただし$P_0,O,Q$は一直線上にないものとする)。また、$\angle P_0OQ$のうち小さい方の角を$\theta$とする$(0<\theta<\pi)$。
これから、以下の操作を$i=1,2,3,…,n$について計$n$回行う。
(操作)
弧$P_{i-1}Q$のうち短い方の弧を2等分するような単位円上の点を$P_i$とし、$\triangle P_{i-1}P_iQ$の面積を$S_i$とする。
このとき、
$$S_i=\sin\frac{\theta}{\fbox{ア}^i}-\frac{1}{2} \sin\frac{\theta}{\fbox{イ}^{i-1}}$$となるので、
$$\sum_{i=1}^n2^{i-1}S_i=\frac{1}{2}\left(\fbox{ウ}^n\sin\frac{\theta}{\fbox{エ}^n}-\sin\theta\right)$$となる。ここで$n\to\infty$とすると
右辺の極限値は、
$$\frac{1}{2}(\theta-\sin\theta)$$となり扇形$P_0OQ$から$\triangle P_0OQ$を取り除いた図形の面積に収束することが分かる(図形的にも明らか)。
解答形式
$\fbox{ア}$~$\fbox{エ}$に入る整数を半角で1,2,…行目に入力してください。
問題文
おかぴんはチョコレート入りの袋が3袋入った箱を持っていて、これから食べようとしています。
しかし、おかぴんは怠惰なので食べ終わった空の袋を捨てずに、再び箱の中に入れてしまいます。
箱の中から1袋ずつ取り出して、それがチョコレートの入った袋だったなら食べて箱の中に空の袋を戻し、それが空の袋だったなら食べずにそのまま箱の中に戻す、という試行を繰り返します。
チョコレートの入った袋を取り出す確率も空の袋を取り出す確率も同様に確からしいとするとき、箱の中の全てのチョコレートを食べ終えるまでの試行回数の期待値を求めてください。
解答形式
答えは$\frac{\fboxア}{\fboxイ}$(ただし既約分数)となります。$\fboxア\fboxイ$に入る数字をそれぞれ1,2行目に半角で入力してください。
問題文
$\sqrt[10] {10}$ の小数第一位の値を求めよ。
ただし, $\log_{10}{2}=0.3010$ とする。
解答形式
答えを半角数字で入力してください。
問題文
正の整数$a, b$ $(a<b)$ が与えられます。 $k$の正の約数の総和を$S_k$とするとき, $S_a+S_{a+1}+S_{a+2}+…+S_{b}$の値を求めてください。
解答形式
$(a,b)=(1,10^7), (a,b)=(3141592,6535897)$のときの答えを $\bf{100}$で割った余り をそれぞれ1行目, 2行目に半角数字で入力してください。
例
-
$(a,b)=(3,5)$
3の正の約数は1,3なので, $S_3=1+3=4$
4の正の約数は1,2,4なので, $S_4=1+2+4=7$
5の正の約数は1,5なので, $S_5=1+5=6$
よって, $S_3+S_4+S_5=4+7+6=17$ です。
解答は, $17$を$100$で割った余りなので, $17$になります。 -
$(a,b)=(100,999)$
解答は$59$です。
問題文
$n$を2以上の整数とし, $f(x)=\sqrt[n]{x^n+nx^{n-1}} (x\geq0)$を考える。
$(1)$ $x$を正の整数とするとき, $f(x)$の値が整数でないことを示せ。
$(2)$ $y=f(x)$, $x$軸, $x=m-1$ ($m$は正の整数) で囲まれた領域内(境界線上も含む)の格子点の数を求めよ。
解答形式
$(2)$ で $m=100$ のときの答えを半角数字で入力してください。