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姉は何歩で追いつける?
難易度:★★★★
ひで 2012/01/28 18:34 姉が4歩で歩く距離をLと置くと
姉が一歩で歩く距離は…L/4 妹が一歩で歩く距離は…L/5 と表せる。そして、次に姉と妹の歩く時間の関係ですが、姉が4歩歩く間に妹は3歩歩くので 妹が1歩歩く間に、姉は4/3歩歩くということが分かる。 ここで姉が出発してから、妹に会うまでに妹が歩く距離をaとする。 そして、姉の歩く距離は4/3aで表すことができる。 しかし、妹はこのaの距離を3歩毎に1歩休むので… 場合分けが必要になる ・妹が歩いた距離a歩が3の整数倍の場合 妹が休む回数は (a/3 – 1)で表せる。例えば妹が15歩歩いたとしたなら、1歩休む回数は 3歩目、6歩目、9歩目、12歩目の4回になる。15歩も入るが、もし15歩で二人が会った なら、1歩休む必要はないので、(a/3 – 1)と表せる。 妹が姉と会うまでに歩いた距離は (320+a)×L/5で表せる。この距離が (4a/3+(a/3 – 1)× 4/3 )×L/4に等しいので (320+a)×L/5 = (4a/3+(a/3 – 1) × 1 × 4/3 )×L/4 を解く。 距離Lは消せるので、展開して整理すると 1280+4a = 20a/3 + 20a/9 -20/3 11580 = 44a となり、aが求まるが、aは263.1818.....と循環小数になるので有り得ない。 つまり、a歩は3の整数倍でない。 ・妹が歩いた距離a歩が3の整数倍でない場合 妹が休む回数は[a/3]で表せる。例えば妹が14歩歩いたとしたなら、1歩休む回数は 3歩目、6歩目、9歩目、12歩目の4回になるが、aが3nの時のように、綺麗に割れない。 14/3=4.6666......と循環小数で表せるが、休む回数は必ず自然数である必要があるので、 ガウス記号を用いることで、[14/3]= 4となる。 上の場合と式の立て方は同様なので、式は (320+a)×L/5 = (4a/3 + [a/3]× 1 × 4/3) × L/4 Lを消し、展開し簡単にする 1280 + 4a = 20a/3 + [a/3]×20/3 3840 + 12a = 20a + 20[a/3] 8a = 3840 – 20[a/3] 2a = 960 – 5[a/3] となる。この式を満たすaを求めればいいので、aに色々当てはめる。 a = 200 を入れてみると 400 = 960 – 5[200/3]= 630 となるので不当 a = 400を入れてみると 800 = 960 – 5[400/3]= 295 となるので不当 しかし、aの値が200< a <400ということが分かる。 a=250を入れてみる 500 = 960 – 5[250/3]= 545 不当。しかし、近づいているのでaは250付近 a = 260を入れてみる 520 = 960 – 5[260/3]= 530 a = 265を入れてみる 540 = 960 – 5[265/3]= 520 260< a <265 ということが分かる a = 262.5を入れてみる 525 = 960 – 5[262.5/3]= 525 つまり、a =262.5の時に二人は会うことになる。 aは妹が姉と会うまでの距離で、姉が歩いた距離は4a/3で表せれたので 262.5 × 4/3 = 350 よって姉が妹に追いつくまでに歩いた歩数は350歩である。
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