【問題文】
外見上では見分けがつかないコインが7枚あり
この中の2枚が偽物で、本物より軽いことがわかっている。
(偽物のコイン同士は同じ重さ、本物のコインはすべて同じ重さである。)
この中から「確実」に2枚の偽物のコインを見つけ出すには一個の天秤ばかりを
最低、何回使用すればよいか。その方法も含めてすべて説明せよ。
【解答】3回
(方法)
まず、7枚のコインを適当に3枚(A組)と3枚(B組)、1枚(C組)に分ける
A組とB組を、天秤ばかりにかける。(*)【1回目】
(T)(*)天秤が釣り合った場合
A組、B組の両方に1枚ずつ、偽物のコインが含まれていることが分かる。
C組のコインは本物と分かる。
A組の中から、2枚を適当に選んで天秤にかける。【2回目】
(@)釣り合った場合
A組の残りの1枚が、偽物となる。
(A)釣り合わなかった場合
軽い方が、偽物である。
同様にB組の中から、2枚を適当に選んで天秤にかける。【3回目】
(@)釣り合った場合
A組の残りの1枚が、偽物となる。
(A)釣り合わなかった場合
軽い方が、偽物である。
(U)(*)天秤が釣り合わなかった場合
わかりやすいように、軽い方をD組、重い方をE組と置き換える。
D組(軽い方)の3枚の中に、1枚または2枚の偽物がある
(この時、E組の3枚がすべて本物と分かる。)
D組の3枚の中から、2枚を適当に選んで1枚づつ天秤にかける【2回目】
(@)釣り合わなかった場合
軽い方が偽物である。
そして、ここで残り1枚とE組の本物のコインの中から
1枚を選び、それぞれ天秤にかける【3回目】
軽ければ偽物である。もし釣り合えば、D組のコインの中には1枚しか
偽物が無いことが分かるので、自然にC組のコインが偽物と分かる。
(A)釣り合った場合
この2枚が「両方とも本物」か「両方とも偽物」のどちらかである。
「両方とも本物」だった場合、D組の残り1枚とC組のコインが偽物である。
このうち1枚を適当に選び、E組の本物のコインの中から
1枚を選び、それぞれ天秤にかける【3回目】
釣り合えば、この2枚は本物。
よって上記の「両方とも本物」というケースになる。
釣り合わなかった場合、上記の「両方とも偽物」というケースになる。
以上3回で確実に見つけ出すことが出来る。
※もし、以上の説明でもわからなかった方へ
出来るだけ丁寧に記述はしておりますが、
解説のシンプルさも追究しているため、
いくらか論理を飛ばしているところがあります。
授業中に解説しますので担当の講師に直接聞いてみて下さい。