靴紐結び                                  戻る

 当HPがいつもお世話になっているHN「GAI」さんからの出題です。
                                      (平成28年4月13日付け)

 左右5個の穴が空いているランニングシューズに靴紐を通すことを考える。一番上の穴か
らひもを通して左右交互に任意の穴に一度だけ紐を通過させて、一番上で最後両端の紐を
結ぶことにする。

 さて、紐が途中交差する部分にはリボンを結ぶことにする。(最後の結び目は除外する。)

 最も多くのリボンが結べる結び方では、いくつのリボンが付けられるか?ただし、左右の穴
は非対称となっていて、3つの紐は一点では交差していないものとする。

 また、左右10個の穴が空いているバスケットシューズでは同じように最多いくつになるか?






























(答) らすかるさんが考察されました。(平成28年4月14日付け)


0 9
2 7
4 5
6 3
8 1

 この数字順に通せば、直前の紐以外とすべて交差するので、

  0+0+1+2+3+4+5+6+7=28(個)

 左右10個の場合も同様に、

  0+0+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12+13+14+15+16+17=153(個)


(コメント) 2本の直線は必ず交わり、どの3本の直線も1点では交わらないときのn本の直
      線の交点数の計算と同じですね!

 一般の位置にあるn本の直線の交点数をaとおくと、a1=0、a2=1、a3=3、・・・ で、
一般に、漸化式 a1=0 、an+1=a+n が成り立つ。

 この漸化式を解くと、 a=n(n−1)/2 となる。

 問題文では、直線の本数は、9本なので、求める交点数は、 9・8/2=36
このうち穴の部分での交点数8個を差し引いて、リボンの数は、 36−8=28(本)となる。

 穴が10個の場合も同様で、リボンの数は、 19・18/2−18=153(本) となる。