今回は平成22年度 機械科目 B問題18を解説します。情報27(令和6年度上期B問題18)と設問文・図・選択肢の数値が実質的に同一の問題で、本問(平成22年度)が出題年度としては古く、情報27はその再出題にあたります。r進法の方程式からrを求める(a)と、絶対値表示方式・2の補数・D-Aコンバータのオフセット・バイナリ・コードを扱う(b)の2段構成です。
解き方は情報27と全く同じです。(a)はr進法の位取り展開を10進の等式にしてrの2次方程式を解き、(b)は絶対値表示方式・2の補数表示の符号ビットの扱いと、D-Aコンバータの直線式で出力電圧を求めます。
ほぼ同じ問題が 【機械】令和6年度上期B問題18 でも出題されています。出題パターンが固定なので、セットで解けば確実な得点源になります。
平成22年度 機械科目 B問題18:問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【情報】 平成22年度 B問題18
数の表現法について,次の(a)及び(b)に答えよ。
(a) 10進法で表される正の整数Nは,10進法の2以上の整数rを用いて,次式のように表すことができる。N = anrn + an-1rn-1 + … + a1r + a0 ただし,aiは整数であり,0≦ai<r(i=0,1,…,n)である。このとき,Nをr進法で次のように表現することとする。(anan-1…a2a1a0)r この表現方法によって次の計算が成り立つとき,rの値として,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。(122)r-(42)r=(40)r
(b) 8ビットの固定長で,正負のある2進法の数値を表現する場合,次のような①及び②で示す方式がある。また,D-Aコンバータにおいては次の③で示す方式が用いられる。①最上位ビット(MSB)を符号ビットとして,残りのビットでその数の絶対値を表す方式は,絶対値表示方式と呼ばれる。MSB=0が正,MSB=1が負とすると,10進数の-8は(ア)となる。②7ビット長で表された正の数nに対して,-nを8ビット長のnの2の補数で表す方式では,10進数の-8は(イ)となる。③D-Aコンバータでは,8ビットのディジタル入力量(1000 0000)2を与えた場合に0.0000〔V〕が出力されるオフセット・バイナリ・コードを用いることが多い。ディジタル入力値が(0000 0000)2のときのアナログ出力値が-5.0000〔V〕であるオフセット・バイナリ・コードのD-Aコンバータでは,ディジタル入力値が(0111 1000)2のときの出力電圧値は(ウ)〔V〕となる。
上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(1)5 (2)6 (3)7 (4)8 (5)9
(ア) (イ) (ウ) (1) (1000 1000)2 (1000 0111)2 -0.2734 (2) (1111 1000)2 (1000 1000)2 -0.3125 (3) (1000 1000)2 (1111 1000)2 -0.3125 (4) (1111 1000)2 (1000 0111)2 -0.3125 (5) (1000 1000)2 (1111 1000)2 -0.2734
出題のポイント:3つの計算を独立に確認

(a)のr進法、(b)の8ビット符号表現、オフセット・バイナリD-A変換は、それぞれ別の手順で計算します。先にr=6を求め、−8の二つの表現を区別し、最後に入力d=120をD-Aの直線式へ代入します。
ポイント解説:−8の2つの8ビット表現

本問は情報27(令和6年度上期B問題18)と設問文・図・選択肢の数値が実質的に同一の問題です(出題年度は本問=平成22年度の方が古く、情報27はその再出題にあたります)。解法も全く同じです。
(a)はr進法の位取り展開から2次方程式を解き、(b)は絶対値表示方式・2の補数表示・D-Aコンバータのオフセット・バイナリ・コードをそれぞれ計算します。
問題の解説:r進法とD-A出力を計算


STEP1 (a) r進法の方程式を10進の等式に展開する
$$(122)_r-(42)_r=(40)_r$$
各項を展開すると,$$(r^2+2r+2)-(4r+2)=4r$$
STEP2 (a) rの2次方程式を解く
$$r^2-6r=0\Rightarrow r(r-6)=0\Rightarrow r=6$$
これは選択肢(2)です。
STEP3 (b)① 絶対値表示方式で-8を表す
10進数8=(0000 1000)2のMSBを符号ビット1に置き換えると,
$$(1000\ 1000)_2$$
STEP4 (b)② 2の補数表示で-8を表す
8ビットでの2の補数操作により,
$$(1111\ 1000)_2$$
STEP5 (b)③ D-Aコンバータの直線式でVdを求める
$$V_d=\frac{5}{128}d-5$$
d=(0111 1000)2=120を代入すると,$$V_d=-0.3125\ \text{V}$$
以上より(ア)(1000 1000)2(イ)(1111 1000)2(ウ)-0.3125の組合せである(3)が(b)の正解です(本問の選択肢の並び順では(3)に対応,値の内容は情報27の(4)と同一)。
答え:(a)-(2),(b)-(3)
💡 覚え方
情報27と全く同じ問題・同じ解法。ただし選択肢の並び順が情報27とは異なるため、(b)の正解番号は(3)(情報27では(4))となる点に注意。
⚠️ よくある間違い
情報27との重複に気づかず答えの番号だけを流用しない(選択肢の並び順が違うため番号は一致しない場合がある)。(ア)(イ)(ウ)の実際の値で照合すること。
まとめ
| (a) 答え | r=6 |
| (b)(ア) | (1000 1000)2 |
| (b)(イ) | (1111 1000)2 |
| (b)(ウ) | -0.3125V |
| 答え | (a)-(2),(b)-(3) |
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