基本情報技術者 ① 基礎理論(数値表現・論理・AI)

コンピュータで扱う情報の土台を学ぶ分野です。2進数・16進数の相互変換、補数による負数表現、論理シフト、AND・OR・XORなどの論理演算、半加算器・全加算器といった論理回路が頻出です。加えてスタック・キューの基本や逆ポーランド表記、近年重要度が増す生成AI・機械学習(ディープラーニング、ファインチューニング、ハルシネーション等)も出題されます。計算と用語の両輪で、後続の全分野を支える最重要の基礎です。

この分野の問題35問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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1データの最小単位である1ビットが表すことができる状態は何通りか。

  1. A1通り
  2. B2通り
  3. C4通り
  4. D8通り
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正解:B2通り

1ビットは「0」または「1」の2つの状態を表すことができる。

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28ビットで表現できる状態は何通りか。

  1. A8通り
  2. B256通り
  3. C128通り
  4. D16通り
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正解:B256通り

1ビットは2通りなので、8ビット(1バイト)では2の8乗である256通りの状態を表す。

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310進数の「16」を2進数で表したものはどれか。

  1. A10000
  2. B1000
  3. C100000
  4. D1000000
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正解:A10000

2進数では値が2になると桁上がりするため、10進数の16は2進数で10000となる。

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410進数の「15」を16進数で表したものはどれか。

  1. AE
  2. BF
  3. C10
  4. D11
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正解:BF

16進数では10から15をAからFのアルファベットで表し、15はFとなる。

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510進数の「7297」において、千の位の「7」の重みはいくらか。

  1. A1
  2. B10
  3. C100
  4. D1000
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正解:D1000

10進数の千の位の重みは1000である。

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610の3乗と等しい数値はどれか。

  1. A100
  2. B10000
  3. C1000
  4. D100000
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正解:C1000

10の3乗は10を3回かけた数であるため、1000である。

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810進数の「0.625」を2進数に変換した値はどれか。

  1. A0.100
  2. B0.111
  3. C0.110
  4. D0.101
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正解:D0.101

0.625に2をかけると1.25、その小数部0.25に2をかけると0.5、さらに0.5に2をかけると1.0となり、整数部を並べると0.101となる。

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9負の数値を表現する際に、すべてのビットを反転させる方法を何というか。

  1. A絶対値表現
  2. B符号ビット表現
  3. C1の補数表現
  4. D2の補数表現
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正解:C1の補数表現

すべてのビットを反転させるのは1の補数表現である。

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10負の数値を表現する際に、ビットを反転させて1を足す方法を何というか。

  1. A絶対値表現
  2. B1の補数表現
  3. C2の補数表現
  4. D符号ビット表現
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正解:C2の補数表現

ビットを反転した後に1を足すのは2の補数表現である。

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112進数の「00000010」を左に1ビット論理シフトした値はどれか。

  1. A00001010
  2. B00000001
  3. C00001000
  4. D00000100
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正解:D00000100

左に論理シフトすると値は2倍になり、00000100となる。

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122進数の「00000010」を右に1ビット論理シフトした値はどれか。

  1. A00001010
  2. B00000100
  3. C00001000
  4. D00000001
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正解:D00000001

右に論理シフトすると値は1/2倍になり、00000001となる。

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13A AND Bの結果が「1」になる条件はどれか。

  1. AAとBの両方が「1」のとき
  2. BAとBの少なくとも一方が「1」のとき
  3. CAとBが異なるとき
  4. DAとBが等しいとき
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正解:AAとBの両方が「1」のとき

AND演算は両方が「1」のときにのみ結果が「1」になる。

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14A OR Bの結果が「0」になる条件はどれか。

  1. ABのみが「1」のとき
  2. BAとBの両方が「1」のとき
  3. CAとBの両方が「0」のとき
  4. DAのみが「1」のとき
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正解:CAとBの両方が「0」のとき

OR演算は両方が「0」のときにのみ結果が「0」になる。

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15A XOR Bの結果が「1」になる条件はどれか。

  1. AAとBが同じ値のとき
  2. BAとBが異なる値のとき
  3. CAとBがともに「0」のとき
  4. DAとBがともに「1」のとき
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正解:BAとBが異なる値のとき

XOR演算はAとBが異なるときに「1」になる。

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16論理演算における優先順位として正しいものはどれか。

  1. ANOT OR AND の順
  2. BAND OR NOT の順
  3. COR AND NOT の順
  4. DNOT AND OR の順
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正解:DNOT AND OR の順

論理演算の優先順位はNOT、AND、ORの順である。

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17スタックの説明として正しいものはどれか。

  1. A最初に入れたデータが最初に出る
  2. B常にデータは昇順で取り出される
  3. C最後に入れたデータが最初に出る
  4. Dデータの順序は関係ない
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正解:C最後に入れたデータが最初に出る

スタックは後入れ先出し(LIFO)のデータ構造である。

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18キューの説明として正しいものはどれか。

  1. A最初に入れたデータが最初に出る
  2. B最後に入れたデータが最初に出る
  3. Cデータの順序は関係ない
  4. D常にデータは降順で取り出される
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正解:A最初に入れたデータが最初に出る

キューは先入れ先出しのデータ構造である。

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19論理回路において、下位からの桁上がりを含めて入力が3つある加算回路を何というか。

  1. A半加算器
  2. B全加算器
  3. C論理和回路
  4. D排他的論理和回路
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正解:B全加算器

下の位からの桁上がりを考慮して入力が3つあるのは全加算器である。

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20半加算器の構成として適切なものはどれか。

  1. AAND回路のみ
  2. BAND回路とXOR回路の組み合わせ
  3. COR回路のみ
  4. DNAND回路とNOR回路の組み合わせ
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正解:BAND回路とXOR回路の組み合わせ

半加算器はAND回路とXOR回路で構成される。

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21論理和(OR)のMIL記号の特徴はどれか。

  1. A縦線がついている
  2. B半円に2つの直角
  3. C小さな丸がついている
  4. D3つの角がすべて尖っている
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正解:D3つの角がすべて尖っている

OR回路は3つの角がすべて尖っている形状である。

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22生成AIに対して与える指示のことを何というか。

  1. Aプロンプト
  2. Bニューラルネットワーク
  3. Cファインチューニング
  4. Dディープラーニング
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正解:Aプロンプト

AIに対する指示をプロンプトという。

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23生成AIが誤った情報をもっともらしい情報として生成する現象を何というか。

  1. Aハルシネーション
  2. Bディープフェイク
  3. Cオーバーフロー
  4. D丸め誤差
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正解:Aハルシネーション

誤った情報を確信を持って生成することをハルシネーションという。

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24ディープラーニングの特徴として正しいものはどれか。

  1. Aニューラルネットワークを多層化したモデルである
  2. B人間がルールを記述する技術である
  3. C正解データが必要不可欠である
  4. D10進数の計算専用の技術である
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正解:Aニューラルネットワークを多層化したモデルである

ディープラーニングはニューラルネットワークを多層化したモデルである。

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25ファインチューニングの説明として正しいものはどれか。

  1. A基盤モデルに対して追加学習を行うこと
  2. BゼロからAIを作り直すこと
  3. C学習データを一切使わないこと
  4. D画像のみを生成すること
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正解:A基盤モデルに対して追加学習を行うこと

ファインチューニングは既存モデルに追加学習を行う手法である。

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26強化学習の特徴として適切なものはどれか。

  1. A正解データのみを与える
  2. B報酬を最大化するように行動を学習する
  3. C入力データのみを与える
  4. Dルールを人間がすべて記述する
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正解:B報酬を最大化するように行動を学習する

強化学習は行動の結果として得られる報酬を最大化する学習手法である。

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27「1+2」という式を逆ポーランド表記法で表したものはどれか。

  1. A1+2
  2. B12+
  3. C+12
  4. D12=
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正解:B12+

逆ポーランド表記法では演算子を後ろに置くため12+となる。

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28「(1+2)×3」を逆ポーランド表記法で表したものはどれか。

  1. A12×3+
  2. B123+×
  3. C12+3×
  4. D1+23×
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正解:C12+3×

1と2を足してから3とかけるため12+3×となる。

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29オートマトンにおいて、入力を受け付けて処理を完了する最終的な状態を何と呼ぶか。

  1. A初期状態
  2. B中間状態
  3. C遷移状態
  4. D受理状態
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正解:D受理状態

オートマトンの最終状態は受理状態と定義されている。

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30「モデル化」の目的として最も適切なものはどれか。

  1. A数値をすべて0と1に統一するため
  2. Bすべてを詳細に再現するため
  3. C物理的な機械を完全に除去するため
  4. D複雑なモノを単純化してわかりやすくするため
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正解:D複雑なモノを単純化してわかりやすくするため

モデル化は複雑なモノを単純化して理解しやすくする手法である。

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31AND演算とNOT演算を組み合わせた演算を何というか。

  1. AXOR
  2. BNOR
  3. CNAND
  4. DNOT
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正解:CNAND

ANDの後にNOTを行う演算はNANDである。

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322進数の「10」と「11」を足した結果はどれか。

  1. A101
  2. B100
  3. C110
  4. D111
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正解:A101

10+11は2進数で101(10進数で2+3=5)となる。

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33A XOR Bの結果が「0」となるのはどのようなときか。

  1. AAとBが同じ値のとき
  2. BAが「0」でBが「1」のとき
  3. CAが「1」でBが「0」のとき
  4. DAとBの値が異なるとき
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正解:AAとBが同じ値のとき

XORは異なる値のときに1になるため、AとBが同じ値のとき結果は0となる。

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34ビット列の先頭の1ビットで正負を表す方法を何というか。

  1. A2の補数表現
  2. B1の補数表現
  3. C絶対値表現
  4. D符号なし表現
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正解:C絶対値表現

先頭ビットを符号として使うのは絶対値表現である。

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3516進数の1桁で表現できる10進数の最大値はいくつか。

  1. A9
  2. B15
  3. C16
  4. D255
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正解:B15

16進数の1桁はFまで表すことができ、Fは10進数の15に相当する。

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