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孫子の問題|思考力を鍛える数学

この問題は,中国の算術書,『孫子算経』に書かれている問題です.(数字は多少異なるかもしれませんが.) 実は,$3\times5\times 7=105$ 以下で,問題の条件を満たすものがたったひとつだけ存在します.したがって,当てずっぽう...
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二項定理の証明と応用|思考力を鍛える数学

二項定理は非常に汎用性が高く,いろいろなところで登場します. $(x+y)^2$ を展開すると,$(x+y)^{2}=x^2+2xy+y^2$ となります. また,$(x+y)^3$ を展開すると,$(x+y)^3=x^3+3x^2y+3x...
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$3$ 辺の長さが素数,面積が整数の三角形|思考力を鍛える数学

整数と三角形に関する問題です.問題自体はシンプルですが,糸口がパッと思いつくかどうかで差がつきそうです. ヒント 問題では,三角形の $3$ 辺と面積に関する情報のみが関わっています.ヘロンの公式を思いつけるかどうかが勝負の分かれ目でしょ...
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あみだくじと横線の最小本数|思考力を鍛える数学

あみだくじの問題です.あみだくじの横線は,隣り合う縦線をつなぐように引かなければなりません.たとえば,下図のように横線を $3$ 本引くと,$ABCDEF$ というならびは,$BCAEDF$ というならびになります. さて,$ABCDE...
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交代式の因数分解|思考力を鍛える数学

交代式の因数分解の裏技的方法を紹介します.この記事では,因数分解はつねに実数の範囲で考えます. まずは次の問題を考えてみましょう. 問 次の式を因数分解せよ. $$a(b^2-c^2)+b(c^2-a^2)+c(a^2-b^2)$$ 因数分...
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三角形の合同条件|思考力を鍛える数学

図形の合同とは,形と大きさが等しいという概念を表すための数学用語です. 平面上の $2$ つの図形について,一方の図形に平行移動・回転移動・反転の操作を施して他方の図形にぴったり重ねることができるとき,それらふたつの図形は合同であるといいま...
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共線条件と共点条件|思考力を鍛える数学

異なる $3$ 点が同一直線上にあるための条件(共線条件)と,異なる $3$ 直線が $1$ 点で交わるための条件(共点条件)の基本的な考え方を紹介します.この記事では,すべて通常の平面上で考えます. 異なるいくつかの点 $p_1,...,...
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立方数となるような式|思考力を鍛える数学

ある自然数 $m$ があって,$m^3$ の形に書ける数を立方数と言います.たとえば,$1,8,27,64,125,...$ などは立方数です. さて,$n$ に $1$ から順に代入していくと,$n!+2$ の値は, $$3,4,8,2...
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三角関数の加法定理|思考力を鍛える数学

三角関数の分野で,最も基本的な定理のひとつが三角関数の加法定理です.三角関数の他の様々な公式が,加法定理から導くことができます.一見ややこしく見えますが,絶対に覚えるべき公式です. 三角関数の加法定理 ($\sin \cos$): $\al...
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三角形と内部の点|思考力を鍛える数学

問 下図のように,$△ABC$ の内部に点 $P$ をとり,$P$ を通り辺 $AB$ に平行な直線と,$CA,BC$ との交点をそれぞれ $D,E$,$P$ を通り辺 $BC$ に平行な直線と,$AB,CA$ との交点をそれぞれ $F,...
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