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10月

「コマ大数学科」に挑む・12年10月

最終更新日2011年11月11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。

東大生シンデレラガール決定戦 前半(10/19)
東大生シンデレラガール決定戦 後半(10/19)

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「東大生シンデレラガール決定戦 前半 (10/19)」

 今年4月から東大生チームは「研究生」として多くの東大生を迎え、問題に挑ませてきた。今回は研究生の中から優秀な生徒を選び出し、新東大生チームを生み出すことにした。選ばれた研究生はこの5人。  コマ大レギュラーからはマス北野、木村さん、瀬戸内さんが参加。さらに伝説のコマ大OG衛藤さんが登場。研究生は3問の問題に挑み、早く解けるほど高得点が得られる。さらにコマ大レギュラーより早く解いたら、さらに高い得点が得られる…

 と、その前に、忘れてならないコマ大チーム。まずは研究生の「女子力」を調べるために5人の対決を行った。じゃんけん、日常生活での対応、料理を通じて評価を付けていく。ま、ここは特に書くこともないので話は終了。この時点で溝田さんが一番の得点を得ている。

 ここからは数学での対決。今回は視聴者から送られてきた問題から3問が出題された。第1問はこちら。

第1問:
 白と黒の2種類の立方体を図のように交互に並べて、縦、横、高さが3個分の大きい立方体を作ります(角は黒い立方体があるものとします)

 大きい立方体の辺上の3点A,B,Cを通る平面でこの大きい立方体を切った時、その断面図に現れる白と黒の面積の比を求めなさい。
 (A,Bは白と黒の立方体の境目、Cは立方体の辺の中点です)

 この問題を送ったのは福岡市の藤崎達也さん…

私です。

…いや〜びっくりしました。番組の最初にいきなり問題と私の名前が出たものですから、嬉しいやら恥ずかしいやら…それはおいといて。図形の問題、ひらめきのマスが有利かと思ったが、苦戦。いやいや、それどころか全員が悩んでしまった。そんな中一番で答えを出したのは木村さん。着実に計算をして答えを導いた。そこからまったく、正解を出す人が現れずタイムアップ。

正解…白:黒=13:5

解説は以下の通り。

 点CからABと平行な直線を引くと、立方体の中心を通りCとは反対の辺の中点Dを通る。
 同じく点Cを通りBDと平行な直線を引くと点Eを通り、点Dを通り線分ACと平行な直線を引くと点Fを通ることが分かる。以上から、A,B,Cを通る平面でこの大きい立方体を切った時の断面図は6点A,B,C,D,E,Fを頂点とする六角形であることが分かる。

 断面図を描くと、右の図のようになり、六角形の内部は辺と平行な直線によって分割されることが分かる。
 断面図は上下対称であるため、上半分の白と黒の面積比がそのまま断面図全体の面積比となる。

 線分ACについて上の左の図から、線分ACは立方体によってACの長さの 1/2, 1/6, 1/3 の長さに分割される。つまり線分ACは3:1:2の比で分割される。このことはBD,EC,FDに対しても同じである。

 断面図の黒の部分は3種類の三角形が現れる。これらを小さい順に T1, T2, T3 と表すと、3種類の三角形は相似で、辺の長さの比は(T1, T2, T3 の順に)1:2;3となるため、面積の比は1:4:9となる。さらに右の図のようにABに平行な赤線を引くと、上半分の面積が T3 の8個分であることが分かる。
 以上から白と黒の面積が T1 の何個分かを調べてみる。

  • 黒の面積は T1 が3個分、T2 が2個分、T3 が1個分あるため、全体として T1 が 1×3 + 2×4 + 1×9 = 20 個分。
  • 上半分の面積は T3 の8個分であるため、T1 の 8×9 = 72 個分。よって白の面積は T1 の 72 - 20 = 52 個分。
以上から断面図の白と黒の面積比は 52:20 = 13:5 となる。

 今回もマスマスター制度が取り入れられている。この問題によって得られたポイントは7pt! 私、この一問でマスマスターなってしまいました!!いや〜こんなに皆さんが悩むとは思わなかったもので…それはさておいて、 研究生が誰も正解を出せなかったことで、シンデレラガールは混戦となるのか??後半へ続きます。 (ちなみに、私の本当の名前は藤崎"竜"也です。おそらく書き間違いでしょう)


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「東大生シンデレラガール決定戦 後半 (10/19)」

 さっそく2問目。こちらの問題。

第2問:
 四角形ABCDは

AB = CD, AD = 2, BC = 1, ∠ABC = 120°, ∠BCD = 105°

を満たす。この四角形の面積を求めなさい。

 こちらも全員沈黙。ひたすら補助線などを引いて計算を進める。答えを求めて手を上げるが、不正解で一からやり直し。と、この問題もタイムアップ。

正解…(3+3√2)/4

2問目は全員不正解ということに。前代未聞の展開の結果はいかに…の前に2問目の解説。

 松本さんは時間内に終わらなかったものの、その後に正解を出していた。2問が終了して研究生は正解を出すことができず。このままではレギュラー無しということになるかも。最後の問題で決着がつくのか?

第3問:
 左の図形を切って並べ替えて放物線にしなさい。上の例は一例でほかの切り方を考えなさい。

 これまでの2問と同様に沈黙が続く…と思いきや素早く答えを出したのはマスと木村さん。そのあと研究生も次々と正解を出した。

これですべての問題が終了。東大生チームに加わる研究生は……溝田さんに決定!!前半のコマ大のコーナーで点数を得てそのままトップでゴール。何よりも野球ネタが人気の源だと思います。負けた研究生もコマ大に時々顔を出すかも??ということで、東大生チーム新体制スタート!!


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