出題(2023年3月号掲載分)/応募締切(3月8日)/解答(2023年6月号掲載)

エレガントな解答をもとむ(数学セミナー)| 2023.02.10
 『数学セミナー』のコーナー「エレガントな解答をもとむ」の出題を掲載します.奮ってご応募ください.解答・講評(3ヶ月後)は,本誌にてご確認ください.

(毎月10日頃の掲載予定)

$\def\t#1{\text{#1}}\def\dfrac#1#2{\displaystyle\frac{#1}{#2}}$

出題1

$0$ から始めて $+1,\,-1,\,\times 2$ の 3 種の演算を適用してゆくことで自然数$n$ を表すことを考えます.例えば $n=7$ は $(( (((0+1) +1)\times 2) +1) +1) +1$ や $((((0+1)\times 2)\times 2)\times 2)-1$ などと表せます.3 種の演算をそれぞれ文字$+,\,-,\,\t{D}$ で表し,適用する順に左から右へ並べた文字列で表記することにすると,前述の $n=7$ の表記はそれぞれ $++\t D+++,\,+\t{DDD}-$となります.後者の長さは $5$ ですが,これは $n=7$ の最短の表記 (の一つ) であることがわかります.

問題 $n=349$ の最短の表記を一つ求めてください.またそれが最短であることを証明してください.

出題:鍛冶静雄

出題2

平面上に三角形 $\t{ABC}$ があり,その内心を $\t{I}$ とします.外心 $\t{O}$ に対する垂心 $\t{H}$ の対称点をド・ロンシャン点といいますが,その点を $\t{L}$ とします.また,三角形 $\t{ABC}$ の内接円と三角形の 3 辺との各接点$\t{D},\, \t{E},\,\t{F}$ から相対する頂点に引いた 3 本の直線は 1 点で交わりますが,その点をジェルゴンヌ点といい,$\t{G}_{\t{e}}$ と書くことにします.


問題 ド・ロンシャン点 $\t{L}$, 内心 $\t{I}$, ジェルゴンヌ点 $\t{G}_{\t{e}}$ は同一直線上にあることを証明してください.

三線座標を利用する証明は知られていますが,初等幾何による証明が発見できたら素晴らしいです.

なお,以下の定理の初等幾何的証明は出題者は知りません (三線座標を使えば簡単).上の問題とは別に,できたら送って下さい.

(1)垂心,シュピーカー中心,ミッテンプンクトは同一直線上にある.
(2)内心,ルモアーヌ点,ミッテンプンクトは同一直線上にある.
(3)ジェルゴンヌ点,重心,ミッテンプンクトは同一直線上にある.

出題:安藤哲哉

応募規定[解答掲載2023年6月号]

郵送の場合

B5判の用紙をご使用のうえ,解答用紙 l 枚ごとにA:出題の番号(例:3月号出題1),B:住所,氏名(ふりがなも明記,誌上での仮名を希望される方は,こちらに明記),年齢,職業を記入して,下記宛先までお送りください.

〒170-8474 東京都豊島区南大塚3-12-4
日本評論社 数学セミナー〈エレガントな解答をもとむ〉係

メール送信の場合

B5判のサイズで,解答用紙 1 枚ごとにA:出題の番号(例:3月号出題1),B:住所,氏名(ふりがなも明記,誌上での仮名を希望される方は,こちらに明記),年齢,職業を記入して,下記フォームから PDF ファイルを送信して下さい (ファイルサイズ10MBまで).

解答記載に LaTeX ご利用の方は,テンプレートもご活用下さい.テンプレート利用は任意です.またテンプレートの漢字コードはUTF8です.ファイルが文字化けするときは適宜変換してお使いください.

「エレガントな解答をもとむ」解答投稿フォーム

問題番号  :
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このアドレスに,投稿確認用のメールをお送りします.
受信確認が不要な方は空欄で構いません.
編集部に届くメールと同内容のものを送信しますので,お送りいただくPDFファイルも添付されます.
メールアドレスは返信用に使うだけで,収集することはありません.

※解答PDFを添付して下さい

投稿フォームが上手く動かないなどの場合は,susemi_elegant@nippyo.co.jp に直接お送り下さい.

注意事項

  • 締切:2023年3月8日
  • 二題に応募されるときは,郵送の場合は解答用紙を,メール送信の場合はファイルを,出題ごとにかえてください.
  • 年齢を忘れずにお書きください.
  • 解答用紙は両面の使用を不可とします.
  • 解答用紙はご返却できません.
  • 問題のご感想も歓迎します.
  • 出題掲載号:数学セミナー2023年3月号
  • 解答・講評は,本誌2023年6月号にてご確認ください.

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