数学とクイズでくつろいで数学の部屋どこよりも遅い!センター試験数学 解説情報関連基礎第2問 解説

どこよりも遅い!情報関連基礎第2問 解説

最終更新日2008年3月23日

第2問は数字を使ったゲームに関する問題。ゲームのルールは以下の通り このゲームでAさんが「 i 」の札、その次にBさんが「 j 」の札、その次にAさんが「 k 」の札を取る流れを A(i) → B(j) → A(k) を記述する。

問1

 取り出した札の番号が 2, 4, 5, 6 の場合、Aさんが最初に 5 を取り出したとき、2番手までのゲーム経過は

A(5) → B(2), A(5) → B(4), A(5) → B(6)

のいずれかである。Bさんが取った札は偶数で残りの札の番号も偶数であるため、Aさんは次に札を取ることができない。つまり、Aさんは始めに 5 を取ると必ず負ける。
 Aさんが最初に 6 の札を取ったとき、3番手までの手順は

A(6) → B(5) → A(4), A(6) → B(5) → A(2)

となるため、先ほどと同じ考え方からBさんの負けになる。

 取り出した札の番号が 2, 3, 5, 6 の場合、ゲーム経過の一つとして

A(2) → B(3) → A(5) → B(6)

がある。

問2

 札の取り方を分かりやすくするために、図を用いること考えた。二つの札の番号が互いに素であるときのみ、それら二つの番号を線で結ぶ。このとき次に取ることができる札の番号は前の人の取り出した札の番号と線でつながっているものとなる。
 例えば、取り出した札が 2, 3, 5, 6 の場合、図を作ると図1の形になる。Aさんが 5 を取り出したとき、次にBさんは 5 と線で結ばれている 2, 3, 6 のいずれかを取ることができる。一方Aさんが 2 を取り出したとき、次にBさんは 2 と線で結ばれている 3, 5 のいずれかを取ることができる。

 2から9までの番号の札から何枚か取り出して、図を作る。
 図2(a) の形になったとき、オ・カの2個の番号は共に 2, 3 と線で結ばれているため 2, 3 と互いに素な数である。番号は2〜9であることからオ・カに入る番号は 5, 7 (この解答は順不同)の2つ。5, 7 は 互いに素であるため線で結ばれることから図2(a) の図が正しいことが分かる。

 また図2(b) の形になったとき、キの数は 2, 4, 5 と線で結ばれているためこの3つの数字と互いに素な数。そのような数は 2 から 9 の間では 7 と 9. また 3 とは線で結ばれていないため、キの数は 3 と互いに素でない。よってキに入る数字は 9 のみである。

 上の方法で作られる図に対して、以下の条件を満たすようにいくつかの線を太線で表す。

図3は取り出した札の番号が 2, 3, 8, 14, 15, 21 の場合、図4は取り出した札の番号が 2, 3, 15, 21, 70, 140 の場合の図になる。以下、番号 i, j を結ぶ線を (i, j) と表すことにする。

 図3では (2, 3), (14, 15), (8, 21) の3本の太線がある。Aさんがいずれかの番号を取るとき、Bさんはその番号と太線で結ばれている番号を取ればよい。このため、Bさんがうまく札を取ると、Aさんが絶対に勝てないことが分かる。例えば以下のゲーム経過になる。 つまり、

A(8) → B(21) → A(2) → B(3) → A(14) → B(15)

というゲーム経過がある。
 つまり、取り出したすべての番号が太線で結ばれたとき、Aさんが取った札の番号に対して、Bさんはその番号と太線でつながっている番号を取ることにすれば、必ずAさんが負けてしまうことが分かる。

 同じように図3の太線と組み合わせで ([コ], 21), ([サ], 8), ([シ], 15) と選ぶことができるような [コ], [サ], [シ] を決める。同じ番号が2本以上の太線で結ばないため、互いに他の太線に入っている 8 , 15, 21 は太線で結ぶことができない。21 の番号は 2, 8 の2つとつながっているため、 21 は 2 と太線で結ぶ([コ] は 2 (解答群の 0.) になる) 同様にして 8 と 15 は太線で結ぶことができないため、15 と 14、8 と 3 をそれぞれ太線で結ぶ。([サ] は 3 (解答群の 1.), [シ] は 14 (解答群の 8.) になる)

この新しい太線の組に基づいてゲームを行い

A(8) → B(3) → A([ス]) → B(15) → A([セ]) → B(21)

というゲーム経過になるとき、[ス]、[セ] はそれぞれ次のBさんが取った札の番号と太線で結ばれている番号を選ぶため、[ス] は 14 (解答群の 8.), [セ] は 2 (解答群の 0.) になる。

 また図4で示されたゲームのとき、Aさんが 21 の札を取ると、Bさんは 2 の札を取れば次にAさんが 2 と太線でつながった 15 (解答群の 9.) を取れば、つながっている番号はなくなるためAさんの勝ちとなる。

 新たに 2, 3, 5, 6, 7, 9, 12 の番号の札を取り出したとき、図5のような太線と取り方を考える。

このとき、Aさんが最初に 3 の札を取れば、次にBさんが取る番号に対して、Aさんはその番号と太線でつながっている番号を取ればよいため、Aさんは必ず勝てる。
 図5の太線の取り方以外にも次の図6の太線を考えると、Aさんは最初に 3 以外に 12, 6, 9 (解答群の 3.- 6.:順不同)を選んでもAさんが勝つゲーム経過を作ることができる(図6の緑の番号から取り始めると勝つ手順になる)

一方、Aさんが 2, 5, 7 の番号を始めに取ると、Bさんが以下のゲーム経過で取ることでAさんが負けることになる(他のゲーム経過もありますが、Aさんは勝てません)


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