中学受験における算数問題
一時期チョコエッグの世界の戦闘機シリーズにはまっていたことがあった。
14種類のうち、9機目くらいまでは結構あっさり集まるのだが、それ以降はダブるものばかりでなかなか集まらない。
まぁ至極当然な話である。持っているものが増えてくると同時に、もっていないものは減ってくるわけだから。
で、あるとき、「期待値で考えると、14機そろえるにはいくつ買うべきか?」考えてみようと思ったのだが、どうもすっきり納得いく答が出せなかった。
同僚にも話をしてみて、あれやこれやと議論をしたのだが、結局答が出ずじまいで放置していた。
先日、ひょんなことからSkypeで元同僚Hとその話になった。
彼は前職で私とよく組んで仕事をしていたのだが、現在はMBA取得のためUSに渡っている。
上記の問題は彼が渡米する直前に話してみたことがあったのだが、お互い忙しかったこともあり、彼も答を出せずに渡米していたのだ。
ところが今回、Hはあっさり答を出したのだ。
ソレもものすごくシンプルな方法で。
その方法をここで書いてもいいのだが、せっかくなので皆さんにクイズとして出題します。
まずはノーヒントで。
解けたら・・・何か考えておきますよ。
解ってしまえばとっても簡単。小学校の算数のテクニックで解答できる。
しかし、そのシンプルな方法を見つけ出すのはひらめきというか、数学的センスがいる。
で、そのときに出たのが、タイトルの話題。
中学受験の問題を見ると、難解というよりセンスを問うものが多い気がする。
そのセンスを身に着けるのに、中学受験、及びその勉強はかなり効果があるんじゃないかと。
私は受験はしなかったが、ソレ系の問題集は結構好きで、お遊びでやってたことがある。
やってみるとわかると思うのだが、鶴亀算とか図形の問題とか、公式を知っているかどうかより、発想を問うものが多くて、解けたときのすっきり感というか爽快感はかなりキモチイイ。
なんかお受験といえばのびのびとした発想とかいうものと対極に感じたりもするのだが、一概にそうとも言えないような気がするのだ。
ともあれ、この問題解いてみてください。
ちなみにその結果から予測すると、私の性格では10~11機で嫌気が差しそうな感じでしたとさ。
« キッチン柳 | Main | まぁ、アレって事で »

Comments
トラックバックをたどってきました。
高校数学程度の範囲では簡単なんですが、残念ながら算数の範囲での解は思いつきませんでした。
以下、ネタバレ注意?!です:
n個目を買ったときにまだ買っていない機種を買う確率を P(n)、
n個目を買ったときまで買い揃っている機種の期待値をE(n) とすると、E(n)はP(n)の和ですから、
E(n)=Σ P(n)(i=1,n)
1個目を買ったとき
まだ買っていない機種は14種類
取りうる種類は14種類
∴まだ買っていない機種が当たる確率は
P(1)=14/14
2個目を買ったとき
まだ買っていない機種は13種類
取りうる種類は14種類
∴まだ買っていない機種が当たる確率は
P(2)=13/14
3個目を買うとき
まだ買っていない機種が当たる確率は
P(3)=P(2)×13/14=(13/14)^2
…
n個目を買うとき
まだ買っていない機種が当たる確率は
P(n)=(13/14)^(n-1)
∴E(n)=Σ(13/14)^(n-1) …(解)
参考値(エクセルで計算):
・E(40)≒13.27(個)
・E(45)≒13.50(個)
・E(77)≒13.95(個)
ということで、
40個買えば13種類は揃う
45個買えば50%の確率で全種類揃う。
80個買えば95%の確率で全種類揃う。
知りたいのはこのあたりの数字でしょうか?!
(検算せず一気にやりました。計算結果は無保証です!)
Posted by: 中村友一 | February 15, 2007 at 02:57 AM
連投失礼します。
E(14)=9.04(個)
すなわち、
「14種類のうち、9機目くらいまでは結構あっさり集まるのだが、それ以降はダブるものばかりでなかなか集まらない。」
とおっしゃる心理はきっと
「14種類だから14個買えば全部揃うだろう!」
と無意識に考えてで14個目までは気楽に買うからでしょう。ORとか心理学の領域ですね。
Posted by: 中村友一 | February 15, 2007 at 03:21 AM
せっかくなのでエクセルファイルも含め記事を起こしてトラックバックさせていただきました。グラフも載せていますので是非ご覧下さい。3連投失礼しました。
Posted by: 中村友一 | February 15, 2007 at 03:57 AM
ありがとうございます。
最終的にたどり着きたかったのはお教えいただいたもの(**個買ったら**%程度の確率でそろうだろう)でした。
ありがとうございます。ホントすっきりです。
ところで・・・
彼の考え方は、n種類そろった段階で買っていない機種を買う確率P(n)を出し、その逆数をn=1からn=14まで出すという考え方でした。
つまり、1+14/13+14/12+・・・・+14/1を求めるというものです。
P(n)の逆数=n種類持っているとき、続いて**個買ったら今まで持っていないものが出るであろうと予測できる値として、それを1種類目から足していく方法です。。。
これも一概に間違いとは言えないと思うのですが、この考え方ではどこに問題が出るのでしょうか?
合理的な理由が思いつかないんです・・・
9機目あたりまであっさり・・・というのは、大体そのあたりまでは同じものが出る確率より持っていないものが出る確率が高いのに、ソレを超えると同じものが出ることの方が多くなることによる心理的な印象かなと思います。
私は頭が単純にできているので7種類を超えると2回に1回は同じものが出ても仕方ないと覚悟しているところがあるのですが、9機目くらいまでは半分以上の確率で新しいものが出るので苦痛にはならないということもあるかもしれません。
出していただいたExcelの値もソレを示していたので、納得と同時にちょっとびっくりです。
Posted by: おいら | February 15, 2007 at 05:01 PM
数学的に厳密な議論ではなかったのですが、お役に立ったようで光栄です。
確率の逆数の総和という発想は面白いです。「あとこのくらい買えば揃うんじゃないの?」と感覚的に理解できます。計算すると、全機種が揃う確率が50%のラインに近いようですね。
問題があるとしたら、期待値の数学的定義から外れている(確率の「逆数」の総和になっている)ため、求める数値の意味がはっきりしない点でしょう。
※参照:
「期待値(きたいち)とは確率変数のとりうる値とその値になる確率を掛けて総和を取ったもの」
Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%9F%E5%BE%85%E5%80%A4
Posted by: 中村友一 | February 16, 2007 at 02:41 AM