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For teenagers
難易度:
★★★
てつや
11枚の表裏があるコインをすべて表の状態で円形に並べます。
「6枚のコインを同時にひっくり返す」
という操作を何度も行うとき、すべてのコインが同時に裏になることはあり得るでしょうか?
【
ない。
ひっくり返す6枚の内訳を
(表, 裏)
として書くと、
(6, 0), (5, 1), (4, 2), (3, 3), (2, 4), (1, 5), (0, 6)
となります。
このとき、表になっているコインと裏になっているコインがどれだけ増えるかを
(表の変化, 裏の変化)
として数えると、
(-6, +6), (-4, +4), (-2, +2), (0, 0), (+2, -2), (+4, -4), (+6, -6)
となります。
変化するコインの数は毎回偶数なので、何度繰り返しても11枚のコインすべてを裏にすることはできません。
】
回答募集は終了しました。
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No.1
ない。
証明。ひとつのコインについて初めの表の状態を「0」裏返す事象を「+1」とする。奇数の場合は裏、偶数の場合は表ということになる。最初は全部表なので11枚の合計は0、偶数である。6枚裏返すと合計は6、もう一度裏返すと合計は12となり、何回繰り返しても合計は偶数である。全てが裏の場合は合計は奇数×11であり、奇数である。すなわち何度裏返してもすべてが裏になることはない。
PDJ
O-40ですが、失礼いたします。
てつや
早いですね!
とてもエレガントな解き方で感動しました。ただ、書き方が少し難しいので別解とさせていただきました。
"teenager"は13-19のことで、「この問題は中1でも解けます」という意味のつもりでした。
私立の進学校の生徒でなくても、十分できます。
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No.2
最初は6枚を裏にするしかない。
表5、裏6
ここから
表6、裏5
にできればいいわけですが、
毎回6枚ずつひっくり返さなければならないので
ひっくり返す表の枚数と裏の枚数は
(0,6)(1,5)(2,4)(3,3)(4,2)(5,1)(6,0)
の7通り
表5裏6から表6裏5にするためには少なくともどこかの操作で奇数枚差で枚数を入れ替える必要がある。しかし、上の7通りを考えたとき、すべて偶数枚または0枚の移動なのでこの事象は起こりえない。・・・気がする・・・・
TAT
こうだと思うんだけど、どうなのかなあ?
あ、一応U−18です^^
てつや
正解です。私と同じ解答ですね。
「気がする」なんて付けなくてもいいですよ!胸を張っていいです!
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No.3
あり得ない。
Y(ひっくり返した後の表の枚数)=X(ひっくり返す前の表の枚数)+A(裏のコインをひっくり返した枚数)−B(表のコインをひっくり返した枚数)となる。
「6枚同時にひっくり返す」(A+B=6)ので、
A−B=2A−6=2(A−3)
ここでAは0から6までの整数であることから、A−Bは「0又は2で割れる数」となる。
YはXに「0又は2で割れる数」を加えたものであることから、Xが偶数(0を含む)であればYは常に偶数(0を含む)となるが、Xが奇数であれば、Yは常に奇数となる。
最初は11枚のコインが全て表であるので、Xは奇数であり、Yも奇数となる。2回目以降は、前回のYがXに変わるだけで、X及びYがともに奇数であることは何度繰り返しても変わらない。つまり、表の枚数は常に奇数となってしまうため、0になることはない。
QQQQQ
中学生であると、漸化式の第n項、第n-1項という表現が使えないのですね。
答えを書いていて、「0は偶数だっけ?」という疑問が沸きました。調べてみると、諸説あるようでした。
てつや
少し難しく考えすぎているように思います。
私は数学が専門ではないので、自信を持って結論することはできませんが、0で割るという演算は「不能」として、定義されていないことだと習ったことがあります。
考え方自体は私とまったく同じです
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No.4
まずコインに1から11まで数をつけて…
1〜6ひっくり返す
2〜7ひっくり返す
3〜8ひっくり返す
4〜9ひっくり返す
5〜10ひっくり返す
6〜11ひっくり返す
7〜11+1ひっくり返す
1、4、6、7、9、11ひっくり返す
越智土
U-18のみです。
こちらで宜しいでしょうか?
↓すいません。勘違いしましてました…また市からやり直します…
てつや
残念ながら頭のひらめきを試す問題ではなく、純粋な数学の問題です。
PDJさんへのコメントに変な言葉を足してしまったのが悪かったですね。ごめんなさい。
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No.5
まず、11枚のコインをすべて裏にするためには、最低11回の操作が必要。
次に、すべてが裏の状態から、ひとつのコインを表にして、裏にするのに2回の操作が必要。
すなわち、すべてが裏という状態を続けるためには、11回+偶数回の操作が必要なので
必ず奇数回の操作が必要。
一方、一度に行う裏返しの操作は6回なので、何度やっても合計が奇数回の裏返し操作はできない。
だから、ありえない。
キト
私もO-40、失礼します。
とても面白い問題ですね。最初チラッと見て、もっと単純な問題だと思っちゃってました。
う〜ん、こんなんでいいかなぁ、ちょっと不安。
てつや
残念ながら、答えとして当たらずとも遠からず、といったところです。
コインがすべて裏である状態を続ける必要はなく、一度でもすべて裏になる状態が存在すれば良いのです。
ひょっとしたら私の取り違いで、考えてることはあってるのかもしれませんが、「すべて裏という状態を続ける」という一文が出るまでの思考の過程を説明していただけると助かります。
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No.6
すべてが裏の状態にするには、何回の「裏返しの操作」が必要かを考えます。
(ここでは一度に6枚同時に、ということをまず除外して考えています。)
そうすると、11,13,15・・・となります。
この11,13,15ということを考えるためにNo.5前半です。(「すべて裏という状態を続ける」と書いたのは、ゴールの条件を満たしている状態をすべて考え、そのときの裏返しの回数を考える、ためにです。実際可能だとして11のときなのか、197のときなのかはわかりません。「すべてが裏の状態」がありうる場合を考えています。ゴール、というのはそこで終わり、という意味ではありません。問題の「同時に裏になること」という状態のことですが、一度できれば続ける必要はないので、ゴール、と表現しておきます。)
一度に6枚、ということは「6回ずつ」「裏返しの操作」をする必要がありますが、
「6回」の操作を何度繰り返しても(6に何をかけても)、上の11,13,15・・・にはなりません。
まず、「一度に6枚同時」という条件を抜きにしてゴールまでの道を設定し、
次に条件を満たしながらそのゴールへたどりつけるかを考える。
という意味なんですが。
キト
説明がへたくそでしたか?
う〜む
てつや
では、別解とさせていただきます。
ヒントを出さないように疑問を伝えようとしたら、あんな文章になってしまいました。すみません。
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No.7
1枚のコインが裏になるためには、裏返す回数は1回、3回、5回…と奇数になります。
11枚のコインがすべて裏になるために裏返す合計回数は、1枚ずつの回数をすべて足すので、奇数を11回足すこととなり、必ず奇数になります。
一度に6回裏返すということは、何度やっても裏返す合計回数は偶数になってしまうので、すべてのコインが同時に裏になるということはありえません。
吉近
できるだけ簡単な文章になるようにしましたが…
ティーンエイジャーは2年ほど前に終了しましたし
てつや
簡単な文章ですね。私も吉近さんのような文章を書いてみたいです…。
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No.8
六枚を裏返したあと、もういちど新しく六枚選んで裏返すとします。
この操作をしたあとに裏返っているコインの枚数は、二回目に裏返すときに選ぶ”既に裏返っているコイン”の枚数によって決まります。これをn枚とします。
"既に裏返っているコイン"はn枚表になり、"依然として裏返っているコイン"は(6-n)枚になります。また、"はじめからずっと表のコイン"は(6-n)枚だけ裏返されます。
この操作が終了したあと、裏返っている枚数は(6-n)+(6-n)=(12-2n)枚となります。
nは1〜6の整数ですから、2nは偶数となります。偶数-偶数=偶数ですから、(12-2n)も偶数となります。よって、何度操作を行っても、裏返っている枚数は偶数となります。
ここで、11枚全部が裏返っている状態になるには、5枚裏返っている状態になる必要があります。5は奇数なので、この状態になることはあり得ません。
∴あり得ない
暇人
説明が回りくどくなってしまったことをお許しください
てつや
そのとおりです。
これなら中1でも理解できると思い、正解とさせていただきました。
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No.9
ありえない。
一つのコインをひっくり返す操作を1操作と定義すると、与えられた条件では1回に6操作を行うことになる。次に、一つのコインに注目したとき、最初表の状態が最終的に裏になるということは、合計で奇数回の操作を受けたことになる。11枚(奇数)のコインがすべて奇数回の操作を受けるから、すべてのコインが受けた操作の合計は奇数になる。しかし、一度に6操作という偶数回の操作しか出来ないので、奇数を偶数で割っても割り切れることがないから、これは不可能。
たろう
どうでしょうか?
てつや
吉近さんの解答とほぼ同じですね。
その通りです。
なぜみなさん、こんなにスマートに書けるのかとても不思議です。
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No.10
てつや
初めて出題したので様子を見ていましたが、こんな感じで回答のペースが頭打ちになっていくのでしょうね。
出題から一週間を目処にスレッドをロックしたいと思います。
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No.11
おそらくできないと思います。
用意されたコインが奇数枚、一度に裏返せる枚数が偶数枚、元々裏返ってる枚数が偶数枚のとき、
全部裏にするには、一度でも表の枚数を偶数枚(=裏の枚数を奇数枚)にする必要がある。
@裏のものを表にしない場合、
裏の枚数は偶+偶で偶数のまま
A裏のものを表にする場合、
一度にx(偶数)枚裏返せて、y枚表にするとすると、新たに裏返るのは、x-y枚で、それ以外の裏の枚数は、偶(元々裏だった物の枚数)-y枚となる。
これを足すと、(x-y)+(偶-y)=x+偶−2y=偶+偶−偶で偶のまま
したがって、どの場合も裏の枚数が奇数になることはないからです。
aiu
これであってタラ嬉しい
てつや
あってますよ
別解にしてありますが、正解との違いは微妙です。
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No.12
てつや
一週間経ちましたので、スレッドをロックさせていただきます。
回答してくれた皆さん、問題を考えてくれた皆さん、ありがとうございました。
勉強になりました。
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吉近
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たろう
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