「コマネチ大学数学科」に挑む・12月
最終更新日2008年1月6日
フジテレビで深夜に放送されている「コマネチ大学数学科」の問題に解く様子をご紹介します。数学をやってきたので簡単に解ける…と思ったものの…その奮闘振りをお楽しみに。なお、福岡での放送は二週間遅い模様です。そこら辺はご勘弁を。「運命の赤い糸(12/5)」 |
「サイコロ(12/19)」 |
「数学ワールドカップスペシャル その1(12/28)」 |
「数学ワールドカップスペシャル その2(12/28)」 |
「数学ワールドカップスペシャル その3(12/28)」 |
ご意見がありましたらtfujisaki2006@yahoo.co.jpまでお願いします。
問題:図のように置かれてある8本の赤い糸を左右それぞれ2本ずつ結んだとき一本の輪ができる確率を求めなさい。ただし左右の糸がどのようにつながっているかは分からない。 |
コマ大チームは「運命の赤い糸 ⇒ 出会い ⇒ 合コン」ということでコマ大4人対女性4人の合コン形式で全ての結び方をして、一つの輪ができる確率を計算した。検証の後は女性を誘って…と思ったが、帰ってしまうというオチ。検証時間は5時間。おそらくこれまでで一番長い検証時間じゃないでしょうか。私は女性4人の中ではどなたでも構いません。
そんなことはどうでもいいんです!
さて、問題を解きます。問題では左右の糸がどのようにつながっているかも分からず、左右どのように2本ずつ結ぶか分からない状態ですが、最初からこのような状態で右側がどのように結ぶかを考えればよいのです。
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8本の糸の右側を2本ずつ結ぶ方法は… 8!/2!2!2!2!4!=105通り 2本の糸からなる輪ができる結び方… 4×6!/2!2!2!3!=60通り 2本の糸からなる輪が2つできる結び方… 6×4!/2!2!2!=18通り (この結び方は上の60通りの中に2回重なって数えているのでこの分を引く) 以上から 105−60+18=63…??? (これらの計算の意味が分からない方は詳しい本をお調べください) |
正解…45.7%(=16/35)
計算方法はマス北野の解説がその通りであった。片方の8本を2本ずつ結んだあともう片方の8本を結ぶ方法を考える。
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さて、気になっている人も多い、と願っていますが、私の計算はどこが悪かったか。輪ができる結び方を数えるのは問題ないがそのための場合わけがよくなかった。次のようにすればいいはず…
2本の糸からなる輪が4つできる結び方… 1通り 2本の糸からなる輪が2つ、4本の糸からなる輪が1つできる結び方… 6×2=12通り 4本の糸からなる輪が2つできる結び方… 3×2×2=12通り 2本の糸からなる輪が1つ、6本の糸からなる輪が1つできる結び方… 4×8=32通り 以上から2つ以上輪ができる結び方は1+12+12+32=57。 よって1つの大きな輪ができる確率は (105−57)/105=48/105=16/35 |
さて、こちらのほうを気になっている人が多いと思います。「コマ大」のエミー賞獲得か?という話ですが、結果から言うと残念ながら受賞はならずということでした。あまり話題に出ていないので書いちゃいけないかと思いましたが、ニュースに出ているみたいなので書きました。マス北野はじめメンバーのエミー賞授賞式の様子はこの番組の特別番組で放送するそうです。楽しみに待ちましょう。
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「サイコロ (12/19)」
問題:図のような三角形が並んだ線の上にサイコロの出た目に従って動くことにする。三回サイコロを振ったとき中央の赤い丸に戻る確率を求めよ。 |
サイコロを3回振って出る目の並びは全部で6×6×6=216通り。 12/216=1/18 |
コマ大数学研究会の挑戦は、とある会社に行きサイコロをもらうことから始まった。そのサイコロは非常に高い技術を元に各さいころの目の出る確率は1/6に限りなく均等になるように作られている。日本の技術力は素晴らしいです…ただし1個2万5千円。
そのようなすばらしいサイコロを使って検証。体育館を借りサイコロの目に従って数学研究会の各人がルートに立ち、最後にゴムパッチンでゴムを顔に当てる。日本のお笑い力は素晴らしいです…ただし典型的なネタです(研究会の皆さん、ごめんなさい)
さて、実際に計算開始…と思ったら、マス北野組、東大生組ともにすぐに答えを出してしまった。しかも私の答えと同じ。これは怪しい。どこか落とし穴があるかも…しかし落とし穴が見つからない。答えは「1/18」で決めた。各組の解答は以下の通り。
あまりにもあっけないが故の不安の中(よく意味は分からない)正解を待つ。
正解…1/18
その後の解説で竹内先生が謝ったとおり今回は比較的簡単な問題を出した模様です。問題の解説を少しした後、サイコロの目で出やすいものを物理的に解説していました。もう一つ「ランダムウォーク」の話をしていました。これは簡単に言うと「どこへ行くのか分からない」ということ。これを数学的に定義したものをランダムウォークといいます。今回も正解を導いた東大生チームがコマネチフィールズ賞をもらいました。それにしてもポヌさんはどのようなルートを数えたのでしょう。もう一つ気になったのは問題の図の青の丸。ひょっとしたら最初は「サイコロを3回振って青の丸のいずれかに止まる確率は?」という問題を考えていたのでしょうか?そうすると確率は???…ん〜〜〜っと…???
あのサイコロを借りてこようっと
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「数学ワールドカップスペシャル その1(12/28)」 詳しくは後ほど。
アメリカ以外の国で放送されたテレビ作品を対象に、番組や出演者に贈られる国際賞。2007年で35回を数える。現在は国際テレビ芸術科学アカデミーというところが主催している。
日本の番組では1999年にNHKの「課外授業 ようこそ先輩」が受賞している。今年はコマ大のほかNHKの「サラリーマンNEO」なども最終ノミネートされている(いずれも受賞はならず)コマ大がノミネートされた「Non-scripted entertainment」とは「台本の無い番組」という意味、日本では「バラエティ部門」ということ。
国際エミー賞のホームページから「Nominees」の部分をクリックするとマス北野、吉田プロデューサー、戸部アナの写真を見ることができる。
今回の授賞式に参加したのは出演者からはポヌさんとたけし軍団以外、その他スタッフも何名か参加。出演者はアカデミー賞を思わせるような赤じゅうたんの上を歩き、取材に答えていく。東大生2人はドレスだったが、戸部アナは振袖で登場。庄司敏江の再来かと思われた。(分からなかったらごめんなさい)吉田プロデューサーもタキシードで登場。背は高いしあの頭だから目立つ!!しかし、その中でもオーラを放っていたのはマス北野、いや、北野武だった。インタビューにも一言
寒い!
受賞式の様子の後、吉田プロデューサーが準備していた受賞スピーチを披露。すると突然QUEENの「We Are The Chanpion」を歌いだした。もし受賞していたら
歌っている写真がホームページに…
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「数学ワールドカップスペシャル その2(12/28)」
日本代表
外国代表
国際エミー賞とは…
今回東大生2人は1人ずつで参加です。コマ大チームはいつものように4人一組です。
今回のバトルは前後半に分かれています。ここでは前半3問をご紹介します。前半は「数学閃きバトル」というタイトルで各3問を早く正解を導くほど高得点が得られる方式で競います。
第一問:正五角形の対角線を加えてできる図形の中に二等辺三角形はいくつあるでしょう。 |
上の7個の二等辺三角形を五角形に沿って回転させた三角形が5個ずつある。 |
第二問:12,345,654,321 と 1,234,321 の最大公約数を求めよ。 |
12,345,654,321 = 111,111 × 111,111、1,234,321 = 1,111 × 1,111 ということは 111,111 と 1,111 の最大公約数を求めればその2乗が答えの最大公約数になる。 111,111 = 11 × 10,101、1,111 = 11 × 101 となるため、とりあえずは11の2乗、121は公約数。そして… |
正解…121
今回はどうにか正解だった。解説でユークリッドの互助法を使って最大公約数を求める、と話していた。ただ問題の大きな2つの数からではなく私が計算した途中から考えるともっと早く答えが出せる。なぜなら。
10,101 ÷ 101 = 100 あまり 1 101 ÷ 1 = 0 |
第三問:右の図形を2本の直線で3つに分け、それらを並べ替えて正方形にしなさい。 |
右端の辺の真ん中と上と左下の頂点を結ぶ2直線で切る。 |
これで3問が終了。この時点での得点は以下の通り。
第1問 | 第2問 | 第3問 | 合計 | |
ジョン・フン | 0 | 15 | 20 | 35 |
マス北野 | 0 | 20 | 15 | 35 |
松江由紀子 | 0 | 10 | 10 | 20 |
ジョナサン・ヘッド | 20 | 0 | 0 | 20 |
木村美紀 | 0 | 5 | 0 | 5 |
ポヌ・ジョジアヌ | 0 | 5 | 0 | 5 |
コマ大 | 0 | 0 | 5 | 5 |
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「数学ワールドカップスペシャル その3 (12/28)」
問題:図のように置かれている円盤を真ん中に一つにまとめるには最低何回円盤を動かさなければいけないでしょう。 |
???何〜〜〜???
ハノイの塔に関しては様々な問題があるが、2つの山を一つにまとめる問題は初めて見た。ここでいつものコマ大数学研究会の挑戦。ニューヨークに行けなかったコマ大チームのために「気分だけでも」ということでフジテレビ近くの自由の女神のレプリカの前で検証開始。今回はシンプルに問題の模型を使って動かす、という方法。9時間も検証を続け、あたりも暗くなった頃に答えを導いた。そしてこの後はニューヨーク、ならぬ、入浴で検証終了。このコマ大チーム、後ほど意外な健闘をします。お楽しみに。
さて、この問題。普通のハノイの塔と同じような要領で考えれば分かるのでは、ということで次のように考えた。
(それぞれの枠は3つの山、 同じ数字が並んでいるのは 同じ大きさの円盤を重ねて いることを表しています。) |
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では赤の矢印のように4枚ずつの円盤をどちらか一方に集めるには何回動かす必要があるか、ということですが…
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…というわけで上の3枚ずつの円盤を中央に集めるための回数を数える必要がある。
もともとの問題が小さくなっただけである。
まあ、これから後は実際に円盤を動かして考えると早いと思います。3枚ずつの円盤を中央に集めるためには 19回必要です。これから4枚の場合、5枚の場合を計算していくと「96回」と答えが出た。テレビでの各自の答えは以下の通り
解答 | 答えの出し方 | |
ジョン・フン | 112回 | 私と同じように下の円盤を動かすための回数を計算した。 |
マス北野 | 238回 | 計算したり、円盤を使ったりしたが最後は「江原さんの声」で答えた。 |
松江由紀子 | 91回 | 枚数が少ない場合の回数から漸化式を考えて計算した。 |
ジョナサン・ヘッド | 107回 | 計算をして |
木村美紀 | 160回 | 実際に円盤を使って回数を数える |
ポヌ・ジョジアヌ | 105回 | こちらも実際に円盤を使って回数を数える |
コマ大 | ロケ113回 スタジオ96回 | スタジオで検証したところロケより少ない手数を見つけた。 |
正解…96回!何とコマ大は見事に正解!(ついでに私も正解)
実は最初コマ大が「96回」と出したのを見たときはとてもビックリしました。しかし、解答がばらばらだったためあまり自信はもてませんでした。まさかのコマ大の正解で得点はどうなるのか…しかしこの問題の点数は考え方そのほかを含めて100点満点で竹内、中村両先生が点数をつける
第1問 | 第2問 | 第3問 | 第4問 | 合計 | 第4問の得点について | |
ジョン・フン | 0 | 15 | 20 | 80 | 115 | 計算の方法を考えたため |
マス北野 | 0 | 20 | 15 | 70 | 105 | ハノイの塔の基本形を知っていたため |
松江由紀子 | 0 | 10 | 10 | 90 | 110 | 少ない枚数での回数を求めたため |
ジョナサン・ヘッド | 20 | 0 | 0 | 60 | 80 | コメントなし |
木村美紀 | 0 | 5 | 0 | 60 | 65 | コメントなし |
ポヌ・ジョジアヌ | 0 | 5 | 0 | 60 | 65 | コメントなし |
コマ大 | 0 | 0 | 5 | 90 | 95 | 正解は出したが理論が無かった |
さて、この問題、どのようにして計算するかをもう一度見直してみます。一般にn枚の円盤で上の問題のように2つの山を中央にまとめるための回数を x(n) と置きます。また途中の計算で出てきた2つの山を左右どちらか一方にまとめるための回数を y(n) と置きます。そうすると上の考え方から
x(n) = y(n-1) + 2^(n+1) - 2 y(n) = x(n-1) + 2^n - 1 この2式から x(n) = x(n-2) + 5 * 2^(n-1) - 2 |
x(n) = (40 * 2^n - 18 * n - 39 - (-1)^n) / 12
が出てきます。ただこの式を出すのは至難の技ですのでよい子はまねしないように
来年のエミー賞を目指して進みだしたコマ大、2008年はどのような難問、奇問を出題するのでしょうか。火曜日の夜が待ち遠しいです。数学とクイズでくつろいで<数学の部屋<「コマネチ大学数学科」に挑む<「コマネチ大学数学科」に挑む・12月