・理科実験                          GAI 氏

 1Ωの抵抗を2個用いると次の2種類の合成抵抗回路が構成できる。

.__1__1__.   :2Ω

    __1__
.__|     |__.  :1/2Ω
   |__1__|


 また、3個では次の4種類の合成抵抗回路が可能となる。

.__1__1__1__.   :3Ω

    __1__
.__|     |__1__.  :3/2Ω
   |__1__|

    __1___1__
.__|         |__. :2/3Ω
   |____1____|

    __1__
.__|__1__|__.   :1/3Ω
   |__1__|


 では、4個の1Ωで異なる合成抵抗値は何通り作れるか?また、5個では何通りとなるか?


(コメント) 4個の1Ωで出来る異なる合成抵抗値は、

    1 、4 、5/2 、4/3 、5/3 、1/4 、3/4 、2/5 、3/5

の9通りである。


 らすかるさんからのコメントです。(平成28年4月24日付け)

 「A048211」ですね。25項までしかありませんので、簡単に計算できるものではなさそうです
ね。


 DD++さんからのコメントです。(平成28年4月24日付け)

 回路の組み合わせではなく抵抗値の種類だからでしょうね。例えば4つ使える場合、

・2個直列にしたもの同士を並列にした回路
・2個並列にしたもの同士を直列にした回路

は回路としては別物ですが、抵抗値は同じなので合わせて1通りのカウント。抵抗の個数が
増えるほどこういう組み合わせが爆発的に増えていくのでしょう。


 GAI さんからのコメントです。(平成28年4月25日付け)

 1Ωだけの抵抗5個で合成抵抗が7/6Ωにできる回路図が分かりません。教えて下さい。


 らすかるさんからのコメントです。(平成28年4月25日付け)

 7/6=1/2+2/3 なので、GAIさんが書かれた図の1/2Ωと2/3Ωの回路を直列に並べればい
いですね。


 KSさんからのコメントです。(平成28年4月26日付け)

 直列と並列を入れ替えると、逆数の値が出るようですね。


 らすかるさんからのコメントです。(平成28年4月26日付け)

 f(x,y)=x+y (直列) 、g(x,y)=1/(1/x+1/y) (並列) とすると、f(1/x,1/y)=1/g(x,y) なので、
そうなりますね。


(コメント) ある抵抗値を持てば、直列と並列を入れ替えることにより、その逆数もまた抵抗
      値となりうるという性質に着目して、リストアップしてみました。KSさんに感謝します。

 5個の1Ωで異なる合成抵抗値は、

 2 、5 、1/2 、7/2 、7/3 、8/3 、5/4 、7/4 、1/5 、4/5 、6/5 、7/5 、
 8/5 、5/6 、7/6 、2/7 、3/7 、4/7 、5/7 、6/7

の22個である。


 DD++さんからのコメントです。(平成28年4月26日付け)

 1Ωが作れる場合は、作れる抵抗値が奇数個
 1Ωが作れない場合は、作れる抵抗値が偶数個

となることになりますね。つまり、「A048211」を参照すると、nを6以上(「25以下」は多分不要)
の任意の自然数として、

  「1Ω抵抗n個を接続して合成抵抗1Ωにできる」

ということになりそうですが、さて具体的にはどうやって?


 らすかるさんからのコメントです。(平成28年4月26日付け)

 1Ω4個で1Ωが作れますので、1Ω1個を1Ω4個に置き換えることができます。つまり、全体
の1Ωを変えずに、3個増やすことができますので、6個、7個、8個の回路だけ考えれば終わ
りですね。

 6個は、GAIさんの書かれた回路にあるように、3個で1/3Ωと2/3Ωが作れますので、これ
を直列にすればできます。

 7個は、1Ω4個で1Ωを作ってそのうちの1個を1Ω4個に置き換えればできます。

 8個は、1Ω4個で1/4Ωと3/4Ωが作れますので、それを直列にすればできます。1Ω4個で
1/4Ωを作るのは、4個並列、1Ω4個で3/4Ωを作るのは、3個で3Ωと1個で1Ωの並列でで
きます。

# 上の方法を使って、偶数・奇数に分ける方法もありますね。

 4以上の偶数(n=2m)の場合は、m個並列で、1/mΩを作り、m-1個と1個の並列で(m-1)/m
Ωを作って、直列につなげれば、2m個で1Ωになります。

 7以上の奇数(n=2m+3)の場合は、2m個で1Ωを作ってから、どこか1個を4個(2個と2個の並
列)に変えればできますね。


 KSさんからのコメントです。(平成28年4月27日付け)

 1が作れないとき、偶数個。ただし、2個の時は、例外。


 KSさんからのコメントです。(平成28年4月28日付け)

 a≧b≧c のとき、抵抗のつなぎ方によって、8個の分数の不等式の列がつくれます。

a+b+c>a+bc/(b+c)≧b+ac/(a+c)≧c+ab/(a+b)>a(b+c)/(a+b+c)
                      ≧b(a+c)/(a+b+c)≧c(a+b)/(a+b+c)>abc/(ab+bc+ca)



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