西大和学園中学校2019年福岡・広島会場算数第4問(解答・解説)


分母に注目すると、規則性がすぐにわかりますね。
分母が同じもの同士グループ分けしていきます。
 [1]1/2   1(2の?乗)個
 [2]1/4,3/4   2(2の1乗)個
 [3]1/8,3/8,5/8,7/8   4(2の2乗)個
 [4]1/16,3/16, ・・・ ,15/16   8(2の3乗)個
 [5]1/32,3/32,5/32, ・・・ ,31/32   16(2の4乗)個
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
グループ番号が1増えると、個数と分母がそれぞれ2倍になっていることがわかりますね。
結局、[〇]には、分母が2の〇乗(2を〇個かけた数)、分子が1、3、5、・・・、2の〇乗−1の分数が全部で2の(〇−1)乗個並んでいますね。
なお、グループ番号と個数の2の累乗数の対応関係を考えれば、?が0となるはずだということも当然わかりますね。
(1)
  1+2+4+8+・・・+1024 ←等比数列の和の求め方については、灘中学校1992年2日目第1問の解答・解説を参照しましょう。等比数列の和に関する知識と1024=2の10乗である知識があり、2019が1024の2倍ぐらいであることから、1024までの和を求めればよいことがわかります。
 =2048−1
 =2047
最初から2019番目の分数の分母は2048で、分子は
  2047−2×(2047−2019) ←分母が2048の分数の最後の数の分子は2048−1=2047で、そこから2ずつ減らしていけばいいですね。
 =1991
となるから、答えは1991/2047となります。
(2)
1+2+4+8+16=31だから、[1]〜[5]の分数の和を求めることになります。
グループごとに和を求めていきます。
求める和は
  1/2+(1/4+3/4)+(1/8+7/8)×2+(1/16+15/16)×4+(1/32+31/32)×8 ←各グループの分数の和は両端から2個ずつペアにして求めました。
 =1/2+1+2+4+8
 =15 1/2(15と1/2のことです)
となります。



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