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「昨日の続きで、今日は問題」
「トランプできるようになった」
1,2,3、・・・ n の数が1つずつ書かれた n 枚のカードを時計回りに数の小さい順に円形に並べます。次の規則にしたがって、カードを1枚ずつ取り除いていくとき、最後に残るカードがどれであるかを考えます。
・ まず、1の書かれたカードを取り除く。
・ あるカードを取り除いたら、次に、そのカードから時計回りに数えて2枚目のカードを取り除く。
・これをカードが1枚だけ残るまで繰り返す。
たとえば、n=13のときは図1のようにカードが取り除かれ、最後に10の書かれたカードが残ります。
(×印は取り除いたカードを表します)
このとき、次の問いに答えなさい。
(1)n=8のとき、最後に残るカードに書かれた数を答えなさい。
(2)n=16のとき、1周目にカードを取り除いた時点で、図2のように8枚のカードが残り、次に2の書かれたカードから取り除くことになります。もし必要ならばこのことを用いて、n=16のとき最後に残るカードに書かれた数を答えなさい。また、n=32 とn=64のとき、最後に残るカードに書かれた数をそれぞれ答えなさい。
(3)n=35のとき、1周目に1,3,5の書かれたカードを取り除いた時点で、残るカードが32枚で、次には7の書かれたカードを取り除くことになります。もし必要ならばこのことを用いて、n=35のとき、最後に残るカードに書かれた数を答えなさい。
(4)n=100のとき、1周目に36枚のカードを取り除いた時点で残るカードは64枚です。もし必要ならばこのことを用いて、n=100のとき、最後に残るカードに書かれた数を答えなさい。
(5)n=2009のとき、最後に残るカードに書かれた数を答えなさい。
「(1)n=8の図を描いてみると、図3のようになるね」
「8になる」
「(2)n=16のとき、図2のように8枚の偶数のカードが残る。これは図4の8の場合と同じ。(1)では8の位置のカードが残ったので、この場合も8の位置・・・」
「16だ」
「n=32のときは、まず1周目に奇数のカードが取り除かれる。すると残ったカードは2,4,6,8、・・・32。これは、1,2,3、・・・16まで並んでいるのと同じ。だからn=16のときの最後が16だったので、この16に相当するのは32。
次にn=64のときも同じように1周目に奇数がすべて取り除かれ 2,4,6、・・・64の32枚の偶数のカードが残る。これはn=32のときと同じだから・・・」
「64だ」
「(3)n=35の場合も 1,3,5を取り除くと32枚残る。
32枚になったところで、図5のようにn=32と見なすことができるね」
「次に取り除くカードは7?」
「そう、7をスタートの1と考えて、n=32って考えると、32のカードの場所にあるカードが最後に残ることになるわけ」
「6か・・・」
「(4)n=100のとき、36枚取り除くと64枚になるって問題にヒントがでてるね」
「64枚のカードで考えればいいってこと?」
「そう、n=64のとき、最後に残るのは64だったね。
だから、n=100のとき、残りカードが64枚になったときのスタートの数字と、その前の数字を調べてみると・・・
36枚目に取り除くのは、36x2-1=71 のカードで、次に取り除くのは73のカードになる」
「こんがらがってきた」
「図6を見て」
「72だ」
「(1)、(2)から、n の数を2倍、2倍としていくと、最後に残るカードも2倍、2倍となることがわかる?」
「わからない」
「そうなってるでしょ」
「そう言われてみると・・・」
「(4)でn=100のとき、最後に残る数は72ということがわかったから、これを2倍、2倍、・・・としてみて2009に近づけてみる」
「地道な方法だな」
n=200 のときは 72x2
n=400 のときは、72x2x2
n=800 のときは、72x2x2x2
n=1600 のときは、72x2x2x2x2 =72x16=1152
「だから、n=2009のとき、1周目に409枚のカードを取り除くと残るカードは1600枚になるね。これを利用する・・・」
「どう利用するの?」
「409枚目に取り除くカードは、409x2-1=817 で、次に取り除くカードは819になるでしょ?」
「図を見ればそうだけど・・・」
「で、(5)の答えは819+72x16=818+1152=1970」
「n=2009にしたのは今年の入試問題だからだな」
「そうでしょうね」
「何で答えが1970なんだろう?この年なんかあったのかな?」
「単に算数の問題でしょ」
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