出題(2025年9月号掲載分)/応募締切(9月8日)/解答(2025年12月号掲載)

エレガントな解答をもとむ(数学セミナー)| 2025.08.12
 『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)

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

出題1

立方体の各辺の長さを変えると,いろいろな形をした凸六面体を作ることができます.ただし,六つの面は変形後もそれぞれ一つの平面内にあるものとします.

(1) 12 本の辺のうち 10 本の辺の長さが等しくて,残り 2 本は別の長さになる凸六面体は簡単に作れます.では 11 本の辺の長さが等しくて,残り 1 本は別の長さになる凸六面体は作れるでしょうか.

(2) 上の図で,頂点 ${\rm A}$ と頂点 ${\rm G}$ に集まる 6 本の辺の長さが等しく (つまり,$\ell_1 = \ell_4 = \ell_5 = \ell_7 = \ell_{10} = \ell_{11}$),かつ ${\rm A}$ に集まる 3 辺は互いに直交し,${\rm G}$ に集まる 3 辺も互いに直交しているものは立方体しかないでしょうか.

一問のみの解答も歓迎します.もっとチャレンジしてみたい人は,「12 本の辺の長さが全部整数値で,かつすべて異なる凸六面体」を作ることができるかどうか,考えてみてください.

出題:阿賀岡芳夫 (広島大学名誉教授)

出題2

正の整数 $n$ について,集合 $[1, 2n] = \{ 1, 2, \cdots, 2n \}$ を $n$ 組のペアに分割することを考えます.

$i < k < j < \ell$ のとき,$2$ 組のペア $\{ i, j \}$ と $\{ k, \ell \}$ は交差している,と定義します.さらに,どの $2$ 組のペアも互いに非交差であるような $[1, 2n]$ の$n$ 組のペアへの分割を $[1, 2n]$ の非交差分割と呼びます.

図1 非交差分割 (上) と交差している 2 組のペアをもつ分割 (下) の例

$[1, 2n]$ の非交差分割に含まれるすべてのペア $\{ i, j \}$ について,$|j – i|$ は奇数でなければならないことは容易にわかります.ここで,$|j-i|$ を $4$ で割るとき,その余りが $1$ ならば $\{ i, j \}$ は黒のペア,余りが $3$ ならば $\{ i, j \}$ は赤のペアと定義します.

$n = 10$ のとき,次の分割は何通り存在するでしょうか.(1), (2) のうちどちらか一方のみの解答も歓迎します.

(1) すべてのペアが黒のペアであるような$[1, 20]$ の非交差分割

(2) 黒のペアと赤のペアが同数であるような$[1, 20]$ の非交差分割

出題:中上川友樹 (湘南工科大学情報学部)

応募規定[解答掲載2025年12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:9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:9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

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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.
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※解答PDFを添付して下さい

(1)投稿フォームが上手く動かない,(2)受信確認メール希望の方でメールが届かない,などの場合,susemi_elegant@nippyo.co.jp に直接お送り下さい.

注意事項

  • 締切:2025年9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2025年9月号
  • 解答・講評は,本誌2025年12月号にてご確認ください.

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