【基礎2】数学A現実世界の実践例

【基礎編】【猿でもわかる】数学本質的理解

#現実世界の実践例(写真2枚目)


第1章 集合と論理

1.1 集合

  • 1.1.1 集合の考え方:顧客を「男性客」「女性客」に分類して集計する。集合 M, F を作り、全体集合 U の中で M∪F=U を確認。
  • 1.1.2 集合の基礎概念:機械部品の規格サイズの集合を定義し、規格外を除外。
  • 1.1.3 部分集合:特定条件(高額顧客)のみを顧客データから抽出。
  • 1.1.4 与えられた集合の部分集合:倉庫内の製品(全体集合)から、在庫有りの商品だけの部分集合を作成。
  • 1.1.5 集合の共通部分と和集合:男性客でかつ会員(共通部分)、男性客または会員(和集合)。
  • 1.1.6 全体集合と補集合:全顧客の中で、会員ではない人の集合。
  • 1.1.7 集合の要素の個数:イベント参加者数を集合の要素数で表す。

1.2 論理

  • 1.2.1 命題:「今日は雨である」という命題の真偽を天気データで判定。
  • 1.2.2 条件:センサー温度 > 80℃ なら警報を出す。
  • 1.2.3 条件の間の論理関係—必要条件、十分条件:資格試験合格は就職の必要条件かつ十分条件かを分析。

1.3 条件と集合の関係

  • 1.3.1 命題と証明:ある製品の耐久試験条件を満たすことを数学的に証明。

1.4 命題と証明

  • 1.4.1 逆、裏、対偶:「顧客が会員なら割引を受けられる」の逆・裏・対偶を表現し、システム条件分岐に実装。
  • 1.4.2 背理法:異常動作しないことを仮定し、矛盾が生じたら異常ありと判定。

1.5 実践:「すべての〜である」

  • :全顧客が住所を登録している → 一人でも未登録があれば命題は偽。

第2章 順列と組合せ

2.1 数えあげの基本法則

  • 2.1.1 和の法則・積の法則:部品Aを3種類、部品Bを2種類選ぶ方法数 = 3×2=6。

2.2 順列と組合せ

  • 2.2.1 順列:会議席順の並べ方を計算。n=5人 → 5P5 = 120通り。
  • 2.2.2 順列の応用:暗証番号の総数を計算。
  • 2.2.3 重複順列:同じ色の玉を含む並べ方。
  • 2.2.4 組合せ:チーム編成。10人から3人選ぶ → 10C3=120。

2.3 順列と組合せの応用

  • 2.3.1 2項定理:売上成長率計算で (1+r)^n の展開を利用。

第3章 確率

3.1 確率の意味

  • 3.1.1 試行と事象:サイコロを振って偶数が出る確率。
  • 3.1.2 確率の意味:製品不良率の推定。
  • 3.1.3 確率の基本公式:独立事象の同時発生確率 P(A\cap B)=P(A)P(B)。

3.2 独立な試行、期待値

  • 3.2.1 独立な試行:機械AとBが同時に故障する確率の計算。
  • 3.2.2 反復試行の確率:宝くじを複数回買った場合の当選確率。
  • 3.2.3 期待値(期待金額):保険会社が1契約あたりの支払い期待額を算出。E = \sum p_i \times \text{損失額}_i

第4章 平面図形

4.1 三角形の性質

  • 4.1.1 三角形の重心・外心・内心:三角形の重心座標を設計基準点に設定。
  • 4.1.2 角の二等分線と比:土地を角度比で分割。
  • 4.1.3 三角形の辺と角:建物の斜面設計。
  • 4.1.4 三角形の2辺の和と差:橋梁構造の支持条件。

4.2 円

  • 4.2.1 円周角の定理とその応用:監視カメラの視野角設計。
  • 4.2.2 円と接線:道路カーブの接線方向の安全設計。
  • 4.2.3 弦の定理:レンズ設計における光路計算。
  • 4.2.4 2つの円の共通接線:歯車設計における接線経路。

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