【技術士第一次試験】基礎科目 対策まとめ（設計・情報・解析・材料・環境）

本記事では、技術士第一次試験（基礎科目）に向けた重要ポイントを分野別に整理しています。設計理論、情報処理、解析（物理・数学）、材料・化学、環境・エネルギーの5分野を網羅し、過去問の出題傾向（R1〜R4年度）に基づいて解説しています。

(1) 設計・計画に関する項目

ユニバーサルデザイン（R2, R3）

ユニバーサルデザインとは、年齢・性別・能力・言語・文化などの違いにかかわらず、できるだけ多くの人が利用できることを目指した製品・建築・情報・サービスなどの設計思想です。

• ノーマライゼーション： 障害者と健常者が共に暮らす社会を目指す理念
• カスタマイゼーション： 個別のニーズに対応した製品・サービスの提供

ユニバーサルデザインの7原則：

1. 誰もが公平に利用できること
2. 柔軟な利用が可能であること
3. シンプルで直感的に理解できること
4. 必要な情報がすぐに得られること
5. ミスしても危険が生じにくい設計
6. 少ない力で使用できること
7. 適切なサイズと空間の確保

材料力学：応力・座屈・振動（R2, R3）

• 応力に比例する範囲：弾性域
• 応力を超えて変形のみ進行する範囲：塑性域
• 塑性変形が始まる点：降伏点
• 引張力によって生じる：引張応力
• 圧縮荷重により棒が折れ曲がる：座屈
• 固有振動数（Hz）＝ 物体が自由振動する際の振動数
• 許容応力 ＝ 基準強度 ÷ 安全率

工程管理・製図法（R1〜R3）

• 工程管理： アローダイアグラムで作業工程の関係を図示（R1再）
• 保全： 故障予防・修復の考え方を区分して理解（R1再）
• 製図法： 日本では第一角法、米国では第三角法が主流。平面図は正面図の下に描く。

信頼性とアベイラビリティ（R2, R3）

直列・並列システムの信頼性：

• 直列：Rs = R1 × R2 × ... × Rn
• 並列：Rs = 1 - (1 - R1)(1 - R2)...
• 例：R1=0.9, R2=0.8 → 直列=0.72、並列=0.98

アベイラビリティ（稼働率）：

式： MTBF ÷ (MTBF + MTTR)

• MTBF：Mean Time Between Failures（平均故障間隔）
• MTTR：Mean Time To Repair（平均修復時間）

(2) 情報・論理に関する項目

公開鍵暗号・ディジタル署名

• 公開鍵暗号： 暗号化に公開鍵、復号に秘密鍵を使用
• ディジタル署名： 署名には秘密鍵、検証には公開鍵を使用

無線LANセキュリティ

現行では、WPA/WPA2規格が無線LANの標準的なセキュリティ方式です。

情報処理の基本知識

• 論理演算：・＝AND、＋＝OR
• 1バイト＝8ビット
• 記憶容量：1KB=1,000B、1MB=1,000KB、1GB=1,000MB、1TB=1,000GB
• ビット数が増えると情報量は指数的に増加（2のn乗）

(3) 解析に関する項目（力学・数学）

• アクセス時間の計算： キャッシュ時間 × ヒット率 + 主記憶時間 × (1 - ヒット率)
• 直角三角形の識別： 辺の比が3:4:5の場合、直角三角形となる
• 固有振動数： f = (1 / 2π) × √(k / m)
• 有限要素解析： 分割数を増やすと解析精度が向上する
• 微分： 定数の微分は0。ダッシュ記号 ‘ を用いる。

(4) 材料・化学・バイオに関する項目

• エーテル類はすべて極性分子（R1再）
• 非圧縮完全流体では密度一定（R2）
• ベルヌーイの法則： 流速↑ ⇒ 圧力↓、流速↓ ⇒ 圧力↑
• モル計算や酸の性質も基本問題として出題（R1再）

金属と材料の性質（R2）

• 銅は導電性が高い。鉄よりもアルミニウムの方が軽く、融点が低い。
• ジュラルミン：Cu, Al, Znを含む強化合金
• 永久磁石：鉄（Fe）
• 光ファイバーの素材：ガラス（Si）

結晶構造と単位胞（R2）

• 面心立方構造（FCC）：単位胞に原子4個、配位数12
• 体心立方構造（BCC）：単位胞に原子2個、配位数8
• 対角線と原子半径の関係は三平方の定理を適用

PCR法と耐熱性

DNA増幅に使用するPCR法では高温処理が伴うため、耐熱性の高い酵素を利用します。

(5) 環境・エネルギー・技術史に関する項目

• マイクロプラスチック： 5mm以下の微細なプラスチック粒子
• 家庭のエネルギー消費： 東日本大震災以降、減少傾向
• シェールガス： 米国などからLNGとして輸入が進む
• CO2削減： 「緩和」、災害影響への対応は「適応」
• 3Rの優先順位： 減らす → 再使用 → 再資源化
• 廃材や炭の発熱量： 石油・ガスよりも低い
• 再生可能エネルギー： 水力3%、太陽光など未活用7〜9%、合計10〜12%（R1再）
• ハレー彗星： 望遠鏡発明期に観測されており、古くから知られている

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※出題年度は参考程度。実際の受験対策には最新の過去問・公式テキストの併用をおすすめします。