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大阪大学 2010年度
文系数学 第3問

問題

(1) 不等式の表す領域を平面上に図示せよ.

(2) 1個のさいころを4回投げ,回目に出た目の数をとする.このときが(1)の領域に含まれる確率を求めよ.

出典:大阪大学 2010年度 前期日程 第2次学力試験 文系 第3問

方針

(1) は 平面で中心 ,半径1の円板を考え,符号の組み合わせで4象限に写す。つまり中心 の4つの円板の和集合になる。(2) は の差の分布を使う。2個のさいころの差が になる場合の数は なので,(1)の領域に入る整数格子点を で列挙して数える。

解答

(1) 不等式は である。 と見ると であり,これは 平面では中心 ,半径1の円板である。

元の 平面では が使われているため,これが4象限に対称に現れる。したがって表す領域は,中心 半径 の4つの円板の内部および周である。これらの円板はそれぞれ各象限内にあり,座標軸には接しない。

(2) 2個のさいころを順に投げたとき,差が になる組の数を数える。 について である。したがって となる場合の数は,それぞれ である。

ここで であり, は整数である。(1)の領域に含まれる整数点を調べるため, とおくと である。 は非負整数だから,可能なのは である。

各場合の数を掛け合わせる。 の場合の数はそれぞれ であり, は別々の2回のさいころの差なので独立に数えられる。したがって条件を満たす出方の数は である。これは である。

全事象は 通りであるから,求める確率は である。