4つの一本針の時計を用意し、正方形の位置に置きます。上横二つを同じに動かせるダ
イヤルがあります。同様に、下横二つ、右縦二つ、左縦二つを動かせるダイヤルがありま
す。
うまくダイヤルを回せば、バラバラの方向を向いていても、同じ向きに出来るそうです。
3つはできますが、本当に4つもできるでしょうか?
らすかるさんからのコメントです。(令和2年6月16日付け)
できないと思います。
4つの最初の向きを左上、左下、右下、右上の順に、a、b、c、d として、左二つ、下二つ、
右二つ、上二つを順に、+p、+q、+r、+s 回す。
(何回に分けて回しても合計を1回だけ回しても同じなので、p、q、r、s は合計)
回した後は、左上、左下、右下、右上の順に、a+s+p、b+p+q、c+q+r、d+r+s となり、これら
が等しくなければいけませんので、a+s+p=b+p+q=c+q+r=d+r+s である必要があります。
そこで、 a+s+p=b+p+q=c+q+r=d+r+s=k とおくと、
s+p=k-a 、p+q=k-b 、q+r=k-c 、r+s=k-d
となりますが、第1式と第3式を足して、 p+q+r+s=2k-a-c
第2式と第4式を足して、 p+q+r+s=2k-b-d
従って、 2k-a-c=2k-b-d つまり、 a+c=b+d でなければなりません。
つまり、初期状態で、a+c≠b+d であれば、合わせるのは不可能ということです。
(値は一直線で説明しましたが、modでも結果は同じです。)
(コメント) 論理的ならすかるさんの説明に思わず納得しました!らすかるさんに感謝します。
ksさんからのコメントです。(令和2年6月16日付け)
らすかるさん、ありがとうございます。広島大学 素粒子論 ckm行列のシュミレーション
から、紹介させていただきました。