大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和6年度(2024年度)本試験
問40 (数学Ⅰ・数学A(第4問) 問7)

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問題

大学入学共通テスト(数学)試験 令和6年度(2024年度)本試験 問40(数学Ⅰ・数学A(第4問) 問7) (訂正依頼・報告はこちら)

T3、T4、T6を次のようなタイマーとする。
 T3:3進数を3桁表示するタイマー
 T4:4進数を3桁表示するタイマー
 T6:6進数を3桁表示するタイマー
なお、n進数とはn進法で表された数のことである。
これらのタイマーは、すべて次の表示方法に従うものとする。

<表示方法>
(a)スタートした時点でタイマーは000と表示されている。
(b)タイマーは、スタートした後、表示される数が1秒ごとに1ずつ増えていき、3桁で表示できる最大の数が表示された1秒後に、表示が000に戻る。
(c)タイマーは表示が000に戻った後も、(b)と同様に、表示される数が1秒ごとに1ずつ増えていき、3桁で表示できる最大の数が表示された1秒後に、表示が000に戻るという動作を繰り返す。

例えば、T3はスタートしてから3進数で12(3)秒後に012と表示される。その後、222と表示された1秒後に表示が000に戻り、その12(3)秒後に再び012と表示される。

(3)0以上の整数lに対して、T4をスタートさせたl秒後にT4が012と表示されることと
lを( スセ )で割った余りが( ソ )であること
は同値である。ただし、( スセ )と( ソ )は10進法で表されているものとする。
T3についても同様の考察を行うことにより、次のことがわかる。
T3とT4を同時にスタートさせてから、初めて両方が同時に012と表示されるまでの時間をm秒とするとき、mは10進法で( タチツ )と表される。
また、T4とT6の表示に関する記述として、正しいものは( テ )である。

( テ )にあてはまるものを1つ選べ。
問題文の画像
  • T4とT6を同時にスタートさせてから、m秒後より前に初めて両方が同時に012と表示される。
  • T4とT6を同時にスタートさせてから、ちょうどm秒後に初めて両方が同時に012と表示される。
  • T4とT6を同時にスタートさせてから、m秒後より後に初めて両方が同時に012と表示される。
  • T4とT6を同時にスタートさせてから、両方が同時に012と表示されることはない。

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この過去問の解説 (1件)

01

T4は4進数3桁のタイマーなので、000(4)から333(4)まで表示すると、次は000(4)に戻ります。
3桁で表示できる最大の数333(4)は、10進法では3*42+3*4+3=48+12+3=63です。
この表示の1秒後に000に戻るので、T4の周期は63+1=64秒となります。

T4が表示する「012」は4進数なので、10進法に直すと1*4+2=6です。
つまり、T4はスタートしてから6秒後に初めて「012」を表示し、その後は64秒ごとに「012」を表示します。
したがって、T4が「012」を表示する時刻をt秒とすると、tは「64で割った余りが6になる数」であると言えます。


同様に、T6は6進数3桁のタイマーなので、000(6)から555(6)までを繰り返します。
最大の数555(6)は、10進法では5*62+5*6+5=180+30+5=215です。
T6の周期は215+1=216秒となります。

T6が表示する「012」は6進数なので、10進法に直すと1*6+2=8です。
つまり、T6はスタートしてから8秒後に初めて「012」を表示し、その後は216秒ごとに「012」を表示します。
したがって、T6が「012」を表示する時刻tは、「216で割った余りが8になる数」であると言えます。

選択肢4. T4とT6を同時にスタートさせてから、両方が同時に012と表示されることはない。

もし、T4とT6が同時に「012」を表示する時刻tが存在するならば、その時刻tは上記の2つの条件を同時に満たさなければなりません。

ここで、2つの周期64と216の公約数である「8」に注目してみます。

T4の条件から、時刻tは「64で割ると6余る数」です。
64は8で割り切れるので、tを8で割った余りを考えてみましょう。
t=64k+6(kは0以上の整数)と表せるので、t=8*(8k)+6となり、tを8で割った余りは6です。

一方、T6の条件から、時刻tは「216で割ると8余る数」です。
216も8で割り切れる(216=8*27)ので、同様にtを8で割った余りを考えます。
t=216j+8(jは0以上の整数)と表せるので、t=8*(27j)+8となり、tは8で割り切れます。
つまり、tを8で割った余りは0です。

これは、「同じ時刻tを8で割った余りが6であり、かつ0である」という矛盾した結果になります。
このような矛盾が生じるのは、そもそも2つの条件を同時に満たす時刻tが存在しないからです。

よって、T4とT6が同時に「012」と表示されることはあり得ません。

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