数学の奥深さや面白さをお伝えするCTC PRESENTS「数学体感教室」シリーズ。今回は、今年で劇場公開15 周年を迎えた映画「サマーウォーズ」とコラボレーションしました。
数学が得意で国際数学オリンピック日本代表を目指した主人公の小磯健二君にちなみ、数学オリンピック財団の協力のもと、数学オリンピックに関連した過去の問題、12問※を紹介しています。
いずれも難問ですが、「つながりこそが、ボクらの武器」をキャッチコピーとするサマーウォーズの仮想世界「OZ」をENJOYしながら、ぜひチャレンジしてみてください。
数学は言葉の壁を超える共通の言語。自由な発想と創造力で、世界とつながっていきましょう。
※問題は、数学オリンピック財団の協力のもと、過去の日本ジュニア数学オリンピック予選問題(問題1~6)、日本数学オリンピック予選問題(問題7~10)、及び、国際数学オリンピック問題(問題11~12)よりピックアップしています。この特設サイトでは、すべての解答と、問題1~10の解説を掲載していますので、チェックしてみてください。
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日本ジュニア数学オリンピック予選問題
問題1.式変形と場合の数の問題
<<をみたす正の整数の組(,,)であって,−20005 > −20005 > −20005
が成り立つものはいくつあるか.
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解答・解説1.


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問題2.平面幾何の問題
辺ADと辺BC が平行である台形ABCD があり, ∠A = ∠B = 90°, AB = 8, BC = 11, DA=6 が成り立っている. 辺AB,BC,CD,DA 上にそれぞれ点P,Q,R,S があり,四角形 PQRS は正方形である. このとき, の値を求めよ. ただし, XY で線分XY の長さを表すものとする.
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解答・解説2.


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問題3.整数の性質と場合の数の問題
最大公約数が1である正の整数の組(1, 2, 3, 4, 5, 6)であって,,
,2𝒂 2 𝒂 3 ,3𝒂 3 𝒂 4 ,4𝒂 4 𝒂 5 ,5𝒂 5 𝒂 6 6𝒂 6 𝒂 1 がすべて整数となるようなものはいくつあるか.
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解答・解説3.


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問題4.平面幾何の問題
それぞれ角ACB, 角AED, 角EGF が直角であるような3つの直角二等辺三角形ABC, ADE, EFGが下図のように重なっている. 五角形ABDGEの面積が23であり, AB =8, FD >DGのとき,線分FDの長さを求めよ.
ただし, XY で線分XY の長さを表すものとする.
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解答・解説4.


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問題6.場合の数の問題
白い石, 黒い石合わせて2024個を横一列に並べたところ, 右隣に白い石が置かれている黒い石の個数より, 左隣に白い石が置かれている黒い石の個数の方が大きくなった. このような並べ方は何通りあるか.
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解答・解説6.


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日本数学オリンピック予選問題
問題7.代数の問題
整数係数2次多項式P,Q,Rは以下の条件をみたすとする. このときR(𝑥)として考えられるものをすべて求めよ.● P (1) =P (2) =Q (3) =0.
● 任意の実数𝑥に対してP (𝑥)2+Q (𝑥)2=R (𝑥)2が成り立つ.
● P,Q,Rのすべての係数を割りきる2以上の整数はない.
● P,Qの2次の係数は0ではなく,Rの2次の係数は正である.
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解答・解説7.


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問題8.平面幾何の問題
四角形ABCDが, ∠A=∠B=90°, ∠C=45°, AC=19, BD=15をみたすとき, その面積を求めよ. ただし, XYで線分XYの長さを表すものとする.
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解答・解説8.


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問9.平面幾何の問題
三角形ABCの内部に点P がある. AP = , BP = 5, CP = 2, AB : AC = 2: 1, ∠BAC = 60°であるとき, 三角形ABCの面積を求めよ.ただし, XY で線分XYの長さを表すものとする.3
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解答・解説9.


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問題10.場合の数の問題
下図のように,一辺の長さが1の立方体4個からなるブロックが4種類ある. このようなブロック4個を2×2×4の直方体の箱にはみ出さないように入れる方法は何通りあるか. ただし,同じ種類のブロックを複数用いてもよく,ブロックは回転させて入れてもよい. また,箱を回転させて一致する入れ方は異なるものとして数える.
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解答・解説10.


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国際数学オリンピック問題
問題11.不等式の証明の問題
実数 ,a ,b ,c はd ≧a ≧b ≧c > 0 およびd +a +b +c = 1 を満たしている. このときd (
+ 2a + 3b + 4c )d a a b b c c d < 1d であることを示せ.
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解答11.

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問題12.関数方程式の問題
ℤを整数全体からなる集合とする. 関数 : ℤ → ℤ であって, 任意の整数f ,a に対してb (2f ) + 2a (f ) =b (f (f +a ))b をみたすものをすべて求めよ.
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解答12.

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※掲載しているすべての問題及び解答・解説・ヒントの著作権は、すべて数学オリンピック財団に帰属します.
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