出題(2023年10月号掲載分)/応募締切(10月8日)/解答(2024年1月号掲載)

エレガントな解答をもとむ(数学セミナー)| 2023.09.11
 『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

$n$ チームが参加する大会でたくさんの試合がおこなわれる.ただし同じ相手とは 2 回以上対戦せず,またどの 4 チームをみてもその中での試合数が高々 1 のチームがある (これを「4 チーム条件」と呼ぶことにする).

  1. $n=7$ のとき試合総数が 9 となる例 (対戦組合せ) をあげよ.
  2. 一般に試合総数は $n\sqrt n$ を超えないことを示せ.

例えば $\t{A}\sim\t{G}$ の 7 チームが表のような 9 試合をおこなったとき,A, B, C, D の 4 チームをみると C はこの中で 1 試合だけである.しかし A, B, D, F の 4 チームをみるとどのチームもこの中で 2 試合以上おこなっていて「4 チーム条件」をみたさない.

$n$ チームの中の 2 チームを固定したとき,その両方と対戦するチームに注目するとよい.

出題:徳重典英(琉球大学教育学部)

注:「2」の問題文が誌面では下記のようになっていましたが,これは誤りでした.このページでも 2023 年 9 月 14 日までは同じく誤っておりました.お詫びして訂正いたします.(2023 年 9 月 14 日記)

  • (誤)「一般に試合総数は $n\sqrt{n}/2$ を超えないことを示せ」
  • (正)「一般に試合総数は $n\sqrt{n}$ を超えないことを示せ」

出題2

$n$-次元超立方体 $I^n$ の頂点と辺からなる図形 (グラフ) を考えます.各辺は 1 オーム ($\varOmega$) の抵抗素子でできています.原点 $\t{O}= (0, \cdots, 0)$ とその対角点 $\t{T} = (1, \cdots, 1)$ の間の抵抗を $R_n$ とします.明らかに $R_1 = 1$ で,合成抵抗の公式から $R_2 = 1$ です.

  • 問1 $R_3$ と $R_4$ を求めてください.
  • 問2 $R_n$ を求めてください.

さらに興味のある人は,対角点とは限らない二点間の抵抗についても考えてください.解答は問 1 だけでも良いし,問 2 だけでも十分です.

 

なお,自然数 $n$ に対し,$n$-次元超立方体 $I^n$ とは,$(x_1,\cdots,x_n)$ ($(x_i)$ は 0 か 1 である) の形の $2^n$ 個の点を頂点とし,成分が 1 つだけ異なる頂点同士を辺で結んでできる図形 (グラフ) のことです.とくに $n=1$ の場合は線分,$n=2$ の場合は正方形,$n=3$ の場合は立方体となります.

図1 左:立方体.頂点同士の接続関係だけを示したもの.右の図は Wikipedia の記事「超立方体」の図を改変して使用.

出題:吉田知行(北海道大学名誉教授)

応募規定[解答掲載2024年1月号]

郵送の場合

B5判の用紙をご使用のうえ,解答用紙 1 枚ごとにA:出題の番号(例:10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:10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.

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※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10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10月号
  • 解答・講評は,本誌2024年1月号にてご確認ください.

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