「コマ大数学科」に挑む・10年8月
最終更新日2010年9月7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。「数検からの挑戦(8/4)」 |
「九州大学に挑戦(8/11)」 |
「物理学 Part 3(8/18)」 |
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「数検からの挑戦(8/4)」
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来た!証明問題!
解説の竹内先生も話したとおり、これまでコマ大では証明問題を避けてきた。これは解説等がややこしくなるからという理由がある(コマ大の本でも書かれていました)コマ大初の証明問題、正解を出せるのでしょうか?コマ大チームの検証は「針」ではなく「釘」。昔懐かしい遊び「釘刺し」で地面に釘を刺しながら検証を行う。しかし、ダンカン部長以外は釘刺しの経験無し、ということで釘指し名人から指導を受けることになった。地面に釘を刺せばいいのだが、釘を投げつけて指さなければいけない。これが意外と難しく未経験者3人衆は苦戦している。釘が指すようになったら次は狙ったところに刺す練習。
指導が終わってやっとで検証開始。地面に六角形の枠を作って釘を刺していく。問題では19本釘を刺さなければいけないが、10本程度で√3/3以下の距離の2本が2組出てきてしまう。初の証明問題にコマ大チームが出した結論はどのようなものなのでしょうか?
ごめんなさい、今回も解いてしまいました。
今回の問題は2級か準1級の問題だと思います。おまけにこの形式の問題はよく見かけますのですぐに解いてしまいました。ただ、はまると答えを出すことはできなくなりそうです…今回は証明問題でありながらマス・ポヌペア、東大生チーム両方とも問題の六角形に図を描き始めた。おそらく証明の方法は分かっているようです。しかしその証明のために必要な図を作るのに苦戦。竹内先生が「領域を作って考える」というヒントを出してすこし考えがまとまったように感じられましたが、解答はどうなったでしょうか?
コマ大チームの解答:「13個が限界」という結果? 図の位置に釘が刺さると次にどこに釘が刺さっても √3/3以下の距離が出てしまう。 |
マス・ポヌペア: 上の左の図のように18個の領域に分けると、19本の針の先端のうち2本は必ず 同じ領域の中に入る。その2本の距離が√3/3以下である?? 東大生チーム: 上の右の図のように18個の領域に分けると、19本の針の先端のうち2本は必ず 同じ領域の中に入る。その2本の距離が√3/3以下である?? |
正解は以下のように領域を分けるといいのです。
2本が入っている領域で2本のインクの跡が最も遠い距離に位置するのは、領域の対角線の両端にあるとき。この両端の距離を計算すると右の図から1/√3=√3/3であることが分かる。 |
今回も正解は出なかったが、18個の分割を早く考えていたマス・ポヌペアにコマ大フィールズ賞が渡った。竹内先生が解説のときは前回、前々回と連続してコマ大フィールズ賞が出ていなかった。今回も該当者無しとなったら、以降の問題を考え直す必要があります(というほど難しい問題はないけどな)
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「九州大学に挑戦(8/11)」
このとき配置できる半径3の円の最大個数を求めなさい。 |
ん〜〜、シンプル
「国立大学に挑戦」シリーズは、いつものように「タイムトライアル」早く解いた組がコマ大フィールズ賞を手にすることができる。コマ大チームには強い味方がいた。熊本県出身、九州男児の無法松。強力な助っ人を探しているのか、と思ったら実家への電話、というショートコントを見せたところで本題。今回は2人の九大OB、OGに来ていただいた。幼なじみで共に会社を経営している。
さっそく問題を解いてもらった。黙々黙々…と解いて、早々と答えを出した。かかった時間は4分22秒。今回も強敵である。マス・ポヌペア、東大生チームはこの時間に勝つことができるのでしょうか?…一つ、忘れていました。
ごめんなさい、私はまだ解けていません
実際に図を描いて、最大個数はこのぐらいだろう、という見当は付いている。しかし、その個数が最大であることを証明しなければいけない。その証明もほぼ出来上がっている
半径3の円の中心をPとする。Qから円Pへの接線と円Pの接点をT、T’とする。 半径3の円がn個接するとき n×∠TQT’≦360度 が成り立つ。さらに 三角形PQTと三角形PQT’は合同であるため∠TQT’=2×∠PQT 以上から n の最大値は「180/∠PQT’」以下の最大の整数。∠PQT’<45度であれば、180/∠PQT’>4 ∠PQT’>36度であれば、180/∠PQT’<5 となるため「45度>∠PQT’>36度」を証明できればnの最大値は 4個であることが分かる。 |
この後の計算が面倒
「45度より小さい」ということは簡単に計算ができる(詳しくは後ほど)が、「36度より大きい」ということを証明するためにはおなじみの「黄金比」を使うとできる。ただ、その計算にはじっくり時間をかければできるが、4分ではちょっと無理…と諦めかけているうちに時間が終了した。ただ、何となく「最大4個」のような気がする。テレビでもマス・ポヌペア、東大生チームは苦戦していた。苦戦しているのは私と同じく「36度より大きい」ということの証明である。苦戦した結果は以下の通り。
コマ大チーム | 4個 | 九大OBの解答 |
東大生チーム | 5個 | 「30度より大きい」(6個より小さい) 事は証明した。 |
マス・ポヌペア | ポヌさん 5個 マス北野 4個 | ポヌさんは「30度より大きい」事を証明 マスは図を描いて見当をつけた |
正解は九大OBの方が求めた「4個」である。では、どのようにして「36度より大きい」ことを証明するのか?
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急いで答えなくても、九州大学に入学することはできます。
20分ぐらいあればなあ…
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「物理学 Part 3(8/18)」
いま、側面に小さな穴をあけて水を水平方向に噴出させる。噴流が穴の真下の床上の点から最も遠くに落ちるためには穴の位置を水面から何 cm にすればよいか。また噴流が落ちる点までの距離を求めよ。 |
オープニングのトークを見事に吹っ飛ばしたのはコマ大チームダンカン部長の噛みっぷり。そんなコマ大チームの検証は水と言えば海、ということで海辺で検証を行った。 しかしやることはシンプルに1m の水槽から穴を開けて、水が遠くまで飛ぶ位置を見つける。それだけでは味気ない、ということで水着姿(ダンカン部長曰く「ダイナマトーボディーのみじょぎ」)のフィギュアが登場。フィギュアに向かって水槽から水がかかるかどうか実験を行った…って「味気ない」というか「情けない」というかそんな検証であった。
東大生チームは前回久しぶりの秒殺を見せた衛藤・伊藤ペア。今回も秒殺か…と思われたが、鉛筆が止まっている。「高校では物理を習っていたが…」と一言。意外に苦戦していた。一方、着々と計算を進めるのはマス北野。こちらは「だって工学部だもん」と一言。解答は以下の通りであった。
コマ大チーム | 高さ:50cm 距離:50cm | 検証の結果 |
東大生チーム | 高さ:100cm 距離:200cm | 物理で習った記憶を 頼りにしたが… |
マス・ポヌペア | 高さ:50cm 距離:1m | 位置エネルギーと運動 エネルギーの関係から計算 |
正解…高さ:50cm、距離:1m、マス・ポヌペア正解!
今回はマス北野がズバリ正解を出した。解説は以下の通り
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今回のコマ大フィールズ賞はズバリ!マス・ポヌペアであった。今回は完敗です…っていつものことか。
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