令和5年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問1

2桁の2進数 x1x2x_1 x_2 が表す整数を xx とする。2進数 x2x1x_2 x_1 が表す整数を, xx の式で表したものはどれか。ここで, int(r)\text{int}(r) は非負の実数 rr の小数点以下を切り捨てた整数を表す。

解答・解説

正解: ウ. 2x−3int(x2)2x - 3\text{int}\left(\frac{x}{2}\right)

解法のポイント

  • 2桁の2進数 x1x2x_1 x_2 を10進数の式で表すと x=2x1+x2x = 2x_1 + x_2 となることを理解する。
  • 逆順にした2進数 x2x1x_2 x_1 を10進数で表すと y=2x2+x1y = 2x_2 + x_1 となる。
  • int(x2)\text{int}\left(\frac{x}{2}\right) が何を表すか(x1x_1 であること)を見抜く。

解説

2進数 x1x2x_1 x_2 を10進数で表すと、x1x_1 は2の位、x2x_2 は1の位なので、
x=2x1+x2x = 2x_1 + x_2
と表すことができます(x1,x2x_1, x_2 はともに 0 または 1)。

求めたいのは 2進数 x2x1x_2 x_1 が表す整数なので、これを yy とおくと、
y=2x2+x1y = 2x_2 + x_1
となります。この yy を xx を用いて表します。

ここで、int(x2)\text{int}\left(\frac{x}{2}\right) について考えます。
x2=2x1+x22=x1+x22 \frac{x}{2} = \frac{2x_1 + x_2}{2} = x_1 + \frac{x_2}{2}
x2x_2 は 0 または 1 なので、x22\frac{x_2}{2} は 0 または 0.5 です。
int(r)\text{int}(r) は小数点以下を切り捨てた整数を表すため、
int(x2)=x1 \text{int}\left(\frac{x}{2}\right) = x_1
となります。

x1=int(x2)x_1 = \text{int}\left(\frac{x}{2}\right) とわかったので、これを x=2x1+x2x = 2x_1 + x_2 に代入して x2x_2 について解くと、
x2=x−2x1=x−2int(x2)x_2 = x - 2x_1 = x - 2\text{int}\left(\frac{x}{2}\right)
となります。

最後に、y=2x2+x1y = 2x_2 + x_1 に x1x_1 と x2x_2 を代入します。
y=2(x−2int(x2))+int(x2)y = 2\left(x - 2\text{int}\left(\frac{x}{2}\right)\right) + \text{int}\left(\frac{x}{2}\right)
y=2x−4int(x2)+int(x2)y = 2x - 4\text{int}\left(\frac{x}{2}\right) + \text{int}\left(\frac{x}{2}\right)
y=2x−3int(x2)y = 2x - 3\text{int}\left(\frac{x}{2}\right)

よって、正解は ウ です。

各選択肢の解説

具体例として、2進数 1010 (x1=1,x2=0x_1=1, x_2=0)の場合を考えてみます。
このとき、x=2x = 2 となり、求めたい 2進数 0101 が表す整数は y=1y = 1 です。
また、int(x2)=int(1)=1\text{int}\left(\frac{x}{2}\right) = \text{int}(1) = 1 となります。
これらを各選択肢の式に代入して、11 になるかを確認します。

  • ア: 2(2)+4(1)=8≠12(2) + 4(1) = 8 \neq 1 となり誤りです。
  • イ: 2(2)+5(1)=9≠12(2) + 5(1) = 9 \neq 1 となり誤りです。
  • ウ: 2(2)−3(1)=12(2) - 3(1) = 1 となり、結果が一致するため 正解 です。
  • エ: 2(2)−4(1)=0≠12(2) - 4(1) = 0 \neq 1 となり誤りです。

Spineチーム