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『ねえ、今日から算数パズルやらない?』【解答編1】
発行者:水野 健太郎
http://green.ap.teacup.com/reviewermizuno/
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それでは、初級問題を解説します♪
どんな問題だったか、思い出してみてください!
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問題(初級)の解答・解説
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プロ野球のペナントレースやサッカーJリーグのように、
32チームで1対1の総当たりリーグ戦を行います。
同じ組み合わせの試合を1試合ずつとした場合、全部で
試合数はいくつになるでしょう?
→→→→→[解答・解説]
いろいろな考え方がありますが、まずは単純作業で
数え上げながら規則性を考えていくやり方を紹介します。
32チームを、イ,ロ,ハ,ニ,ホ,ヘ,ト・・・とします。
# アルファベットでA,B,・・・としてもよかったのですが、
# これだと26チームでZまで使い切ってしまうので(苦笑)
まずイに注目すると、イ対ロ、イ対ハ、イ対ニ・・・という
ふうに、イは残り31チームすべてと31試合を戦います。
そして次にロに注目すると、ロも残り31チームすべてと
戦うのですが、ロ対イはすでに「イ対ロ」のところで
数え終わっており、今回は先攻・後攻やホーム・アウェイの
ような区別はせずに考えるので、あと数えていない試合だけを
数えることにすると、ロ対ニ,ロ対ホ,・・・の30試合です。
同じように、次にハに注目すると、ハが出てくる中でまだ
数えていない試合は「ハ対イ」と「ハ対ロ」を除く29試合、
次にニに注目すると残りは28試合・・・となっていきます。
こういうふうに数え上げていくと、最後の最後には
31チーム目と32チーム目が戦う1試合が残るはずです♪
これらをすべて加えてやると、全部で試合は
$ 31+30+29+・・・+2+1=496(試合)
あることがわかります。
→→→→→[別解]
確かにこれでもいいのですが、もっと楽に考えられる
方法があったらいいと思いませんか?・・・実はあります♪
これは「たとえ話」ですが、各チーム、試合が始まる前に
*** 円陣を組んで「頑張るぞ、オー!」と叫ぶ
よう、ナントカ協会に義務づけられたことにしましょう(笑)
すると、各チームとも他のすべてのチームと戦う前に
1回ずつ円陣を組むことになりますから、結局どのチームも
31回ずつ円陣を組むわけです。
・・・ということは、たとえば全チームの全円陣を録画して
つなぎ合わせたビデオを作ったとすれば、そのビデオには
円陣を組んで「頑張るぞ、オー!」叫んでいる光景が
$ 32×31=992(回)
映っていることになります♪
(たとえ話なので「誰のためのビデオだ?」とは言わないこと)
→→→→→[注意]
ここで「あ、そうか!試合は全部で992試合だ」と早合点
してしまう人がいると思うのですが、注意が必要です!
・・・試合前の光景を、よく考えてみてください。
これから戦うのは2チーム。その2チームは別々に円陣を組み、
それぞれに「頑張るぞ、オー!」と叫んでいるはずですよね?
・・・そう、1試合あたり、円陣は2つ組まれるのですよ♪
今回のような「数え上げ」の問題を単純化して考えるときは
数えるものを何と対応づけて数えようとしているのか、
とくに順番などに関する区別があるかないか、よく確認して
式をつくり、計算するようにしなくてはいけません。
→→→→→[別解の続き]
ここで、1試合あたり円陣は2つずつ組まれるから、
試合は全部で
$ 992÷2=496(試合)
行われるとわかります。
→→→→→[参考]
今の[別解]の考え方を発展させていくと、高校数学の
教科書に載っている組み合わせ(コンビネーション)の
総数を求める「C」という公式に行きつきます。
中学受験の算数でも、使うと計算が楽になるという理由で
教わった人(教えている人)もきっと多いと思います。
今回求める「32チームから2チームを選ぶ組み合わせ」を
Cの公式で書くと、以下のようになります。
$ 32C2=(32×31)/(2×1)=496
ちなみに、Cの両端の2つの数は小さい数字で書きます。
中学生以下の皆さんも、あといくつか例をあげれば、
どんな公式か分かっていただけると思います。
$ 6C2=(6×5)/(2×1)=15
$ 7C3=(7×6×5)/(3×2×1)=35
$ 7C4=(7×6×5×4)/(4×3×2×1)=35
このうち、7C3と7C4は同じ結果になっていますが、
たとえば「7人から3人のレギュラーを選ぶ組み合わせ」は
「7人から、レギュラーから漏れる4人を選ぶ組み合わせ」と
考えることもできるから、言われれば当たり前のことですね♪
一般に「nCr=nC(n−r)」が成り立ちますが、
この性質もよく使いますから、ぜひ覚えておきましょう。
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問題(中級)のヒント
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32チームで総当たりリーグ戦を行うのは大変なので、
勝ち残りトーナメント方式に少し手を加えた以下のような方式で
1位から32位までの順位をつけることを考えます。
準決勝で負けたチームどうしで、3位決定戦をします。
同じように、準々決勝で負けた4チームの間では
準決勝・決勝・3位決定戦と同様に5位〜8位決定戦をします。
さらに9位以下についても、1回戦で負けたチームまで含めて
同様の方法で試合を行い、1位から32位までの順位をつけます。
この場合、全部で試合数はいくつになるでしょう?
→→→→→[ヒント]
32チームで、通常のトーナメント表を書くと、
決勝まで勝ち上がるチームが何試合を戦うか分かるはず。
問題はその次なのですが、3位決定戦を行うことにすれば、
ベスト4までに入れば、もし準決勝で負けても決勝まで
勝ち上がるチームと同じ試合数を戦うことがわかりますか?
同じように、5位〜8位、9位〜16位、
17位〜32位についても考えることができます。
※この問題は、11月28日(土)配送分にて解説します。