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7月21日/ハイレベル問題
【ギブアップ用解説】

(1)
いきなり解くのは難しいので、まずは、1gと5gの2種類のおもりしかない場合について、考えましょう。
軽い順に、 1g・・・1gのおもり1個、5gのおもりなし
2g・・・1gのおもり2個、5gのおもりなし
3g・・・1gのおもり3個、5gのおもりなし
5g・・・1gのおもりなし、5gのおもり1個
6g・・・1gのおもり1個、5gのおもり1個
7g・・・1gのおもり2個、5gのおもり1個
8g・・・1gのおもり3個、5gのおもり1個
10g・・・1gのおもりなし、5gのおもり2個
11g・・・1gのおもり1個、5gのおもり2個
12g・・・1gのおもり2個、5gのおもり2個
13g・・・1gのおもり3個、5gのおもり2個
15g・・・1gのおもりなし、5gのおもり3個
16g・・・1gのおもり1個、5gのおもり3個
17g・・・1gのおもり2個、5gのおもり3個
18g・・・1gのおもり3個、5gのおもり3個
となります。
よって、1gのおもりと5gのおもりとではかれる重さは、
1g、2g、3g、5g、6g、7g、8g、10g、11g、12g、13g、15g、16g、17g、18gの15種類です。
このことをよく考えてみましょう。
1gのおもりが、なし、1個、2個、3個の4パターン、5gのおもりが、なし、1個、2個、3個の4パターンの組み合わせです。
ただし、1gのおもりも5gのおもりものせない場合は重さをはかれないので、ダメです。
よって、4×4‐1=15通りとなります。
では、この考え方をもとにして、問題について考えてみましょう。
1g、5g、25g、125g、625gのどのおもりも、1個ものせない、1個のせる、2個のせる、3個のせるの4パターンあります。
また、どのおもりも1個ものせない場合は重さがはかれないので、ダメです。
よって、4×4×4×4×4-1=1023通りとなります。

(2)
125gは125gのおもりを1個のせればはかれます。
では、124g以下について考えましょう。
124gのおもさをはかるときは、1g、5g、25gの3種類のおもりを使うときです。
1g、5g、25gのおもりを使ってはかれる重さは(1)と同じように考えて、
4×4×4‐1=63通りです。
よって、125g以下ではかれない重さは125‐1‐63=61通りです。

(3)
(1)をよく見てみましょう。
1gのおもりしか使わない場合は5gのおもりを使う場合よりもかならず軽いおもさになります。
同じように1gと5gのおもりしか使わない場合は25gのおもりを使う場合よりかならず軽いおもさになります。
同様に、1gと5gと25gのおもりしか使わない場合は125gのおもりを使う場合よりかならず軽いおもさに、1gと5gと25gと125gのおもりしか使わない場合は625gのおもりを使う場合よりかならず軽いおもさになります。
1gと5gと25gを使ってはかれる重さは4×4×4-1=63通りです。
よって、1gと5gと25gのおもりを全て使ってはかれるおもさ、1×3+5×3+25×3=93gは63番目に軽い重さです。
125gのおもりを1個使って、1gと5gと25g使ってはかれるおもさは4×4×4=64通りです。
つまり、125×1+1×3+5×3+25×3=218gは63+64=127番目に軽いおもさです。
よって、100番目に軽いおもさは93gよりも重くて218gよりも軽いおもさです。
なので、ここより先は625gのおもりを使わずに考えます。
ここで、125gのおもりを1個使って、25gのおもりを使わずにはかれるおもさは4×4=16通りです。
さらに、125gのおもりを1個、25gのおもりを1個使ってはかれるおもさも4×4=16通りです。
よって、125×1+25×1+1×3+5×3+=168gは63+16+16=95番目に軽いおもさです。
よって、125gを1個、25gを2個、5gを0個、1gを0個使ったおもさは96番目に軽いおもさです。
125gを1個、25gを2個、5gを0個、1gを1個使ったおもさは97番目に軽いおもさです。
125gを1個、25gを2個、5gを0個、1gを2個使ったおもさは98番目に軽いおもさです。
125gを1個、25gを2個、5gを0個、1gを3個使ったおもさは99番目に軽いおもさです。
125gを1個、25gを2個、5gを1個、1gを0個使ったおもさは100番目に軽いおもさです。
よって、求めるおもさは、125×1+25×2+5×1=180gです。

(4)
2006gはかなりのおもさなので、625gのおもりを3個使っているのは予想できるでしょう。
2006‐625×3=131
131‐125×1=6なので、125gのおもりは1個使っています。
6‐5×1=1なので、5gのおもりを1個、1gのおもりを1個使っています。
よって、2006gのおもさをはかるには、625gのおもりを3個、125gのおもりを1個、5gのおもりを1個、1gのおもりを1個使います。
(1)参考に、625gのおもりを1個も使わないときは、4×4×4×4-1=255通りのおもさをはかれます。
625gのおもりを1個使うときは、4×4×4×4=256通りのおもさをはかれます。
625gのおもりを2個使うときは、4×4×4×4=256通りのおもさをはかれます。
625gのおもりを3個使い、125gのおもりを1個も使わないときには、4×4×4=64通りのおもさをはかれます。
つまり、ここまでで、255+256+256+64=831通りのおもさをはかれます。
よって、625gを3個、125gを1個、25gを0個、5gを0個、1gを0個使ったおもさは832番目に軽いおもさです。
625gを3個、125gを1個、25gを0個、5gを0個、1gを1個使ったおもさは833番目に軽いおもさです。
625gを3個、125gを1個、25gを0個、5gを0個、1gを2個使ったおもさは834番目に軽いおもさです。
625gを3個、125gを1個、25gを0個、5gを0個、1gを3個使ったおもさは835番目に軽いおもさです。
625gを3個、125gを1個、25gを0個、5gを1個、1gを0個使ったおもさは836番目に軽いおもさです。
625gを3個、125gを1個、25gを0個、5gを1個、1gを1個使ったおもさは837番目に軽いおもさです。
よって、2006gのおもさをはかるには、625gのおもりを3個、125gのおもりを1個、5gのおもりを1個、1gのおもりを1個使うので、答えは837番目です。


学習のポイント
今回の学習のポイントは、まずどんなおもりの組み合わせでも、おもりの個数の組み合わせが違えば、必ずおもさが違うということです。
そして、組み合わせを考えるときにどのおもりものせない場合は、答えにふくめてはいけないことに注意してください。
さらに、軽い順番を考えるときには、大体の重さや組み合わせを予想して考えて、そこから答えを求めていけば良いですよ。
このことは大学入試でも大事な考え方なので、しっかり身に付けてくださいね。

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