導火線をどうかしないと【数学パズル】

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 導火線についての数学パズルです。

難易度

問題1:☆☆

問題2:☆☆☆

前提

1時間で燃え切る導火線が何本かある。細長くて燃え方にむらがあり、速く燃える部分とゆっくり燃える部分がある。半分に切っても、その切れ端が30分で燃え切るという保証はない。

この数学パズル、解けますか?

問題1

2本使って45分を計りなさい。

ヒント

導火線には燃やす場所がいくつある?

回答を見る

問題文にあるように、導火線を半分に切っても30分で燃え切るという保証はない。したがって、4分の1を切り落としても残りの部分が45分で燃えきるという保証はない。違う方向から考えるしか無い。

導火線の端に火を付けて30分後に消したら、残りがどんな長さであっても、もう一度火をつければ30分で燃えきる。両端から燃やしていったら、たとえそれぞれの端から燃えていく長さが違ったとしても、必ず30分で燃え切る。

そこで、一方の導火線は両端に火を付け、もう一方の導火線は片側だけに火をつける。30分後、一方の導火線が燃えきり、もう一方の導火線は30分ぶん残っている。この瞬間に、2本目の導火線の反対側に火をつける。すると両方から燃えていって15分後に燃え切る。このとき、最初に火をつけた時刻からは45分経っている。

問題2

1本だけ使ってできるだけ正確に、20分計りなさい。

ヒント

3倍速で計測するにはどうすればいいだろうか?

回答を見る

片側から燃やすなら1時間。両端から燃やせば30分なのだから、3つの端から燃やすことができれば20分を計ることができるはずだ。しかし、導火線には二つしか端はない。

ここで導火線を2つに切ってみる。そうすると端は4つ。それぞれ両端と片側から燃やしてみる。どちらかが燃え尽きたらすぐに更に2つに切り、同時に3つの端から燃やしている状況を作り続けることで20分に近い時間が計れることになる。

まとめ+参考文献

どうだったでしょうか?たまにはこういうのを解いてみるのも頭の体操になると思います。

アレックス・ベロス 「この数学パズル、解けますか?」 SBクリエイティブ株式会社 2018 問題54

作者不明・Time to Burn: Varsity Math week 25,Wall Street JournalおよびMoMath.org.
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