「コマ大数学科」に挑む・09年10月
最終更新日2009年11月18日
フジテレビで深夜に放送されている「コマ大数学科」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。「円すい(10/1)」 |
「コマ大プレイバック…アインシュタインに挑戦」 |
「サイコロ必勝法(10/21)」 |
「ポリアの壺(10/28)」 |
ご意見がありましたらtfujisaki2006@yahoo.co.jpまでお願いします。
問題:直径4cm、母線(斜めの線)の長さ24cm の円すいのA地点から円すいにひもをぐるぐる5周巻いてAに戻ってくるまでの最短距離を求めなさい。 (点Aを通る母線を1回通過することを「1周」と数える) |
多分あの方法で解けるはず
私はさっそく計算を始めた。東大生チーム、衛藤さんの18歳の彼氏(といっても馬ですが)の話で盛り上がりオープニングのネタがカットされたコマ大(机の上にボードがあったことを私は見逃さない!)とりあえず問題の寸法の円すいを探さなければいけない。各自よく分からない刑事の姿に扮して円すいを探した。工事現場で見かけるコーンやクラッカーなどを持ってきたが問題の寸法の円すいは見つからず。仕方なく、というか台本通り、いつもの粘土を使って問題の円すいを作り始めた…
このあとはいつもの「コマ大方式」問題の通りにひもを5周巻いて、最短の距離を探した。各自、扮装の衣装のこともすっかり忘れて、答えを求めて何回もひもを巻いていく。ここで最短距離を見つけたのは(多分)渡哲也に扮したバンビーノ小林。ということで答えを見つけた模様。
私も計算がほぼできました。
まず、円すいの展開図を考える。側面は扇形になるが、その中心角をt度とすると 2×24×π×(t/360) = 4×π ⇒⇒⇒ t = 30
(左辺は扇形の弧の長さ、右辺は底面の円周の長さ) |
やっぱり「秒殺」が出たか
最初にこの問題を見たときに、久しぶりの「秒殺」の解答が出る、と思っていた。それにしても早い!
一方のマス北野も答えの出し方はほぼ分かっていた模様で、紙に上の図を丁寧に書いていた。こちらも早く答えを出した。解答は次の通り。
コマ大チーム | 60cm | 検証の結果 頂点近くで3周する。 |
東大生チーム | 46.364cm | 扇形の図を描いて計算。 |
マス北野 | 46.3644cm | 東大生と同じく図を描いて計算 |
ここでは私が考えた計算方法をご紹介します。
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今回のコマ大フィールズ賞は文句なし「秒殺シスターズ」に渡った。ここしばらく正解は出すもののコマ大フィールズ賞に届かないときもあるマス北野。脅威のひらめきはいつ出てくるのでしょうか。
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「コマ大プレイバック…アインシュタインに挑戦」
DVD「コマ大数学科・第2期」の始めの章のテーマは「アインシュタインに挑戦」アインシュタインがかつて新聞に載せた問題だそうです。
(赤の大きさの三角形4つと青の大きさの三角形3つ) |
コマ大チームの挑戦は殺風景なスタジオで行われた。コマ大チーム4人にスタッフ5人を加えた9人が1から9の数字を担当して問題の条件に合うような並び方を見つけていく。とりあえず並んでみる。もちろん適当に並んで見つかるわけはなかった…と正面から大きなボールが転がってきた。正面の3人が見事にぶつかる。正解が見つかるまでボールは転がってくるらしい。
問題が出されたときに「魔方陣はよく知っている」と話したマス北野、それに少し驚いた竹内先生。魔方陣は大きなヒントだろう。私もとりあえず魔方陣を書いたところふとひらめいた。
3組の数字は分かれているので1組に入る3つの数の和は
(1+2+…+9)/3
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普段も鉛筆を進むことができれば良いが…
しかしあと一歩のところで答えができない。「TIME UP」の掛け声とほぼ同時に私は答えを出した。「何でDVDを止めて考えないの」とお思いの皆さん。止めない理由は面倒なので
3組とも数字の並びは違ったが条件を満たすように配置されていた。
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3組とも正解だった。コマ大フィールズ賞は配置の方法が何通りあるか考えたマス北野に渡った。当時はまだポヌさんもおらず、独りで問題に挑んでいたマス北野。
実は解答を見ているときにあることに気が付きました。
左側の図のように別の色分けをしても各組に入る数字の和は等しい。
横の列が大きい三角形の3つの数 これで答えの数字の並びを作ることができる。 |
コマ大チーム | マス北野 | 東大生チーム | |||||||||||||||||||||||||||
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竹内先生の解説では合計7列の和が15になるような並び方が「24通り」と話していました。ここでは恐縮ですが補足を…
3×3の魔方陣は上の並びのほかにもあるが、上の魔方陣を回転させたり左右の列を入れ替えることにより作られる。全部で8通りある。
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意地悪な私でごめんなさい。
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「サイコロ必勝法(10/21)」
問題:サイコロの目を交互に90度ずつ転がして、出る目の和が13になったら勝ちというゲームの必勝法を考えなさい。 (ちなみに使うサイコロは向かい合う目の和が7になる一般的なサイコロとする)
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…必勝法か……苦手だ…
と嘆いていても仕方がない。ともかく考えよう。秋といえば「アンジェラ・アキ」とナウいネタを出したコマ大チーム。今回はサイコロなだけに「川崎ダイス」…いやいや「川崎大師」で検証を行った。仲見世の人と対戦をしながら必勝法を導き出す。
1回戦…飴屋の店主と対戦したがあえなく負け。そんなときに見つけたのが占いの店。コマ大チームの中で誰が勝負運が強いか占ってもらったところ、勝負運が最も強いのはダンカン部長、一方最悪な運の持ち主は無法松、という結果に。そこで無法松の一大決心!「無法松」改め「二本松」としてあっさり芸名を変えてしまった。これで運が上がったかどうかは定かではないが、サイコロ勝負を続け必勝法を手にした…かのように思えるコマ大チームである。
必勝法はマス北野に有利か…と思われたが、サイコロを持ってじっと考え込む。竹内先生と実際に対戦したが残念ながら2連敗。必勝法は見つかるのか?一方東大生はサイコロの目の出方を紙に書いていく。私も(いつものように)じっと考えても何も思い浮かばないため、同じように紙に書いていった。
先手が「5」…これが必勝法です。
各組の必勝法は次の通り。解答のあとに実際に竹内先生と対戦をしてみました。
マス北野 | 相手が「5,6」で始める。 先手は「1〜4」で勝てる? | やや理不尽な必勝法。 試しに他の方法でしたら 勝った。 |
東大生チーム | 出した後に和が6になれば 良い | あやふやな解答だったためか 対戦すると負けてしまった。 |
コマ大チーム | 先手「4」で勝ち。 | 検証の結果。 対戦でも勝った。 |
正解…先手「4」、コマ大チーム正解!
コマ大の必勝法は正に実践で習得したものだった。
一応…私の「先手『5』」はどこで勝てないのか、というと後手が『4』(和は『9』)を選ぶ。そうすると次に先手は『4』を選ぶことができずにずるずると負けてしまうのである(詳しくは上の図を参照してください)もう一度ビデオを見返したときに気が付いたが、マス北野がこっそりと竹内先生と対戦したときに先手がマス北野のときはこの「先手『5』後手『4』」という手順をしていた。ちなみにこの後竹内先生が先手で行ったときは見事に「先手『4』」で始めていた。
やっぱり必勝法は苦手だ…
何はともあれ今回はコマ大チームに脱帽でした。
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「ポリアの壺(10/28)」
問題:5個の白球と3個の赤球の入った壺から1個ずつ球を取り出し、以下の
条件のとき4回目に白球が出る確率を求めなさい。
白球が出る⇒その白球に新たに白球1個を加えて戻す 赤球が出る⇒その赤球に新たに赤球1個を加えて戻す |
私は確率の問題は苦手だが、今回の問題は何となく解けそうな気がした。とにかく図を描いて考えた。
四角の間の矢印の数字は矢印の先の状態になる確率。例えば「5,3」から「5,4」になる確率は「3/8」ということ。 一番下の矢印の数字は白球を引く確率 一番上から一番下の矢印まで途中通る確率の値をかけて、それらを全て足せば答えの(4回目に白球を出す)確率が求まる。 |
…ややこしい…
しかし、これを一つ一つ解かなければ答えが出ない。
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答えは「5/8」、これで間違いない
…えっ??…
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さて、各組の解答は次の通りになりました。
コマ大チーム | 61/100 | 検証の結果。 100回中61回 |
マス北野 | 13/22 | 場合分けをしたが 計算で混乱してしまった |
東大生チーム | 5/8 | こちらも場合分けを して、しっかり計算 |
正解…5/8、東大生チーム正解!
今回は見事東大生チームが正解を出したが
5/8 = 0.625
61/100 = 0.61
13/22 ≒ 0.591
と偶然、3組とも僅差の答えを出していた。私が驚いたように「白球を出す」確率は何回目でも「5/8」となる。一般に「白球の数」「赤球の数」「加える数」を一定にした場合、「白球を出す」確率は何回目でも一定になる。
a個の白球とb個の赤球の入った壺から1個ずつ球を取り出し
条件: ということを行う。このとき1回目に白球が出る確率は a/(a+b) 2回目に白球が出る確率を計算すると
問題の計算で使った図を3回目以降の流れに注目する(1回目、2回目の流れは省略)
これを他のところにも使うと右図の流れの確率と同じになる。これは「3回目に白球を出す確率」を計算するときの図になるつまり 「4回目に白球を出す確率」=「3回目に白球を出す確率」 となる。上の式の変形を繰り返すと
「4回目に白球を出す確率」=「3回目に白球を出す確率」 となって、答えは「1回目に白球を出す確率」の「5/8」となる。 |
数学のこと、あまり知らないな…
今回の問題のからくり位は知っておくべきなんだけどなあ…数学とクイズでくつろいで<数学の部屋<「コマ大数学科」に挑む<「コマ大数学科」に挑む・09年10月