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・12年4月

「コマ大数学科」に挑む・12年4月

最終更新日2012年6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。

ペントミノ(4/20)
エレガントな三角形(4/27)

ご意見がありましたらtfujisaki2006@yahoo.co.jpまでお願いします。


「ペントミノ (4/20)」

 正方形を2個並べて「ドミノ」3個並べると「トロミノ」…5個並べると「ペントミノ」。ダジャレじゃなくてほんとの話。その話はさておいて、コマ大は7年目に突入。東大生瀬戸山さんの卒論も済み大学院に進学。ガンビーノ小林の漢検1級合格、とおめでた続きの新年度のスタートです。

問題:
 正方形を5個並べて作られるペントミノ12種類で囲うことができる 最大の面積を求めなさい。面積は正方形1個を1単位とする。
 各ペントミノは回転、裏返して使うこともできる。ただし、隣り合うペントミノは正方形の一辺で隣り合うこと(ずらしたり、点で接する 形はダメ)

 コマ大チームは東京名物大神本舗五百年がめでたく入学??とのこと。この大神本舗が今回の検証で紹介したのは中央工学校。ここの一角を借りて検証。煉瓦でつくられたペントミノを使い、なるべく広く囲うようにする。始めは囲うこともままならなかったが、徐々に囲いを広げることができた。ついには面積が100を超え、さらに……どうなったのでしょうか?煉瓦で囲まれた場所は花壇として花を植えていきました。

 久しぶりの杉山・瀬戸山ペアであるが、調子はいいようで問題のペントミノを並べてこちらも徐々に面積を増やしていく。マスもコマ大チームも負けじとより広い囲いを作っていく。

コマ大チーム117検証で出した解答
115からさらに広くした。
マス・ポヌペア800?マスは途中であきらめた。
でも111まで広くできた。
東大生チーム123正方形に近い形を
作ってみた。

一番広い面積を作ったのは東大生チーム。これより広い面積はできるのでしょうか?

正解…128、全員不正解。

 それでは実際に128の面積の囲いを紹介します。

私はノートに図を描いて104までできた。改めて見るともう少し広げることができた。正解は出せなかったが最も広い答えを出したため、コマ大フィールズ賞は東大生チーム。ちなみに解説で書かれていたペントミノの図の内容は以下のようなもの。

左の図:ペントミノで囲いを作るが、外側は長方形の形にする。この時の囲いの面積の最大値は61

右の図:ペントミノで囲いを作るが、内側は長方形の形にする。この時の囲いの面積の最大値は90


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「エレガントな三角形 (4/27)」

 4月になってコマ大にも新しい人が加わった。東大生チームに「新入生」ならぬ「研究生」本杉さんが登場。毎回ではないが時々登場とのこと。高校生のころから出たかったと話していたコマ大に出演した記念の問題はこちら。

問題:
 平面上のある点から正三角形の各頂点までの距離がそれぞれ3、5、7である。この正三角形の一辺の長さを求めなさい。ただし一辺の長さは整数である。

 コマ大チームが訪れたのは玩具メーカーのタカラトミー。昔懐かしのおもちゃを見ながら今回検証で使うのはロングセラーの「プラレール」半径が3、5、7の同心円状にレールを並べ、それぞれのレールに1台ずつ電車を走らせる。3台の先頭がちょうど正三角形になるところを写真に撮り一辺の長さを求める。
 シンプルな検証だが、いつ正三角形になるかは分からない。日暮れまでひたすら待ち写真に収めた正三角形は?

 マス・ポヌペア、東大生チームともに検証のように同心円を描いて正三角形になる3点を探していく。ここでマスが竹内先生に質問。戸惑う竹内先生。その真意を読み取るマス。お互いを知り尽くしたが故の心理戦である…ってこの番組は数学の番組だよな。答えは以下の通り。

コマ大チーム検証の結果
マス・ポヌペア点は正三角形の辺上にあると見た
東大生チーム作図をして長さを測った。

 自信を見せたマスだがコマ大チームと同じ解答。はたして正解は?

正解…8 コマ大チーム、マス・ポヌペア正解!

 マスが竹内先生にした質問は「平面上の点は正三角形の中にあるの?」それに対してやや戸惑い「中にあると考えていいです」と回答。マスはそこから点は正三角形の辺にあると読んだ。読みは見事に的中。では計算で答えを出すとどうなるか?

 ちなみに私は勘で7と解答。 今回はコマ大チームの努力よりもマスのひらめきが上でした。コマ大フィールズ賞はマス・ポヌペア。


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