・石取り作業                            GAI 氏

 2015個の小石を円形状に並べて、時計回りに、1〜2015の通し番号の紙を貼っておく。
今、2の番号の石から取り始め、以降時計回りに一つ飛ばしに石を取り除いて行く。
(2→4→6→8→・・・)

 一回りしたら、残っている石でやはり一つ飛ばしで石を取り除いていく。こうして、最後の一
つになる石の番号は何?(ヨセフス問題)

 次に、2015個の小石を直線状に並べる。(通し番号順) 2の番号の小石から取り始め、
以降一つ飛ばしに取っていく。2014番の小石までを取ると、2015番の小石が一つ残る。
そこで、これを一つ飛ばしの石とみて、ここを折り返し点と見て引き返し、2013番の石を取
り除くことにする。以下同様で、残った石で一つ飛ばしに取っていき、端まできたら折り返す
ことを続ける。

 このとき最後まで残る小石の番号は何?

 更に、上記2つの並べ方それぞれに対し、石を取る条件を一つ飛ばしから、二つ飛ばしに
変更したら(取り始めも3番の石からスタートする)、最後に残る石の番号はそれぞれいくつ
になる?


(コメント) 前半部分は、ヨセフスの問題の、N=2015、M=2 の場合である。

 番号1から時計回りに数えて最後に残る石が、A(n)番目とする。

 いま、番号1から時計回りに数え始め、2つ目の石をその位置から取り除いたとすると、
N−1個の石が円形に並んでいて、取り除かれた次の石(P)から時計回りに数え始め、
上記の操作を繰り返したとき、最後に残る石は、Pから時計回りに数えて、A(N−1)番
目になる。

 したがって、漸化式 A(n)=2+A(n−1) が成り立つ。もちろん、A(1)=1 である。

 このとき、最後に残る番号Kは、

     K=Mod(A(2015)−1,2015)+1

      ただし、A(n)=2+A(n−1) (2≦n≦2015)、A(1)=1

で与えられる。ただし、Mod(a,b)は、a を b で割った余りを表す。

 Excel さんにお世話になって、最後に残る石は最初の石から数えて1983番目の石であ
ることが分かる。


 GAI さんからのコメントです。(平成27年9月16日付け)

 一つ飛ばしの場合は、2015を2進法で表し、先頭の1を末尾に移動して、再び、10進法で読
み直せば求まります。即ち、

2015=11111011111(2) から先頭の「1」を末尾に移動して、11110111111(2)=1983(10)


(コメント) N=2=10(2) のとき、残るのは、1=01(2)
       N=3=11(2) のとき、残るのは、3=11(2)
       N=4=100(2) のとき、残るのは、1=01(2)=001(2)
       N=5=101(2) のとき、残るのは、3=11(2)=011(2)
        ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

 う〜む、なるほど!2015個の数字を消していくのは大変なのでやろうとは思わないので
すが、このような便法があれば助かりますね。なお、「ヨセフスの問題」では、次の公式が取
り上げられています。

N=a+an-1n-1+・・・+a12+a0  (a≠0) のとき、

 最後に残るのは、 F(N)=b+bn-1n-1+・・・+b12+b0

         ただし、 a=1 のとき、 b=1
               a=0 のとき、 b=−1 (k=0、1、2、・・・、n)


 この公式を用いると、

 N=2015=1・210+1・29+1・28+1・27+1・26+0・25+1・24+1・23+1・22+1・21+1 なので、

F(N)=1・210+1・29+1・28+1・27+1・26+(-1)・25+1・24+1・23+1・22+1・21+1
   =2015−32=1983

となる。


  以下、工事中!


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