7の倍数を作る
当HPがいつもお世話になっているHN「よおすけ」さんからの出題です。
(平成25年10月27日付け)
1〜9の数字を全部使って、3けたの7の倍数を3つ作りたい。例えば、154、693、728 な
ど。他にあるだろうか?
(答) 攻略法さんが他の解の例をあげられました。(平成25年10月27日付け)
182 + 763 = 945 273 + 546 = 819 357 + 462 = 819
らすかるさんが解の探索に取り組まれました。(平成25年10月27日付け)
全部で156個もありました。
(126,539,784) (126,539,847) (126,574,938) (126,378,945) (126,385,749) (126,385,497)
(126,854,973) (147,532,896) (147,539,826) (147,329,658) (147,392,658)
(154,238,679)
(154,273,896) (154,287,693) (154,623,798) (154,623,987) (154,672,938) (154,693,728)
(154,826,973) (168,427,539) (168,497,532) (168,532,749) (168,539,742) (168,245,973)
(168,273,945) (168,294,735) (168,294,357) (168,735,924) (168,357,924) (168,329,574)
(168,392,574) (175,462,938) (175,238,469) (182,469,735) (182,476,539) (182,546,973)
(182,574,693) (182,637,945) (182,763,945) (182,357,469) (189,462,735) (189,476,532)
(189,574,623) (189,273,546) (189,245,763) (189,245,637) (189,357,462) (196,532,784)
(196,532,847) (196,385,742) (196,385,427) (196,238,574) (196,273,854) (196,245,378)
(217,546,938) (217,693,854) (217,385,469) (231,469,875) (231,497,658) (231,546,798)
(231,546,987) (231,574,896) (231,658,749) (231,679,854) (238,497,651) (238,546,791)
(238,546,917) (238,651,749) (245,371,896) (245,637,819) (245,763,819) (245,861,973)
(273,469,581) (273,469,518) (273,546,819) (273,861,945) (287,546,931) (287,315,469)
(294,357,861) (294,378,651) (294,371,658) (294,581,763) (294,581,637) (294,518,763)
(294,518,637) (294,735,861) (329,476,581) (329,476,518) (329,574,861) (329,658,714)
(329,651,784) (329,651,847) (315,427,896) (315,462,798) (315,462,987) (315,469,728)
(315,497,826) (315,742,896) (315,749,826) (357,462,819) (357,469,812) (357,861,924)
(371,658,924) (371,826,945) (378,651,924) (385,462,791) (385,462,917) (385,469,721)
(392,476,581) (392,476,518) (392,574,861) (392,658,714) (392,651,784) (392,651,847)
(427,518,693) (427,539,861) (427,581,693) (427,651,938) (427,658,931) (462,518,973)
(462,581,973) (462,735,819) (462,875,931) (469,735,812) (476,532,819) (476,539,812)
(497,518,623) (497,532,861) (497,581,623) (532,714,896) (532,749,861) (539,714,826)
(539,742,861) (546,721,938) (546,728,931) (546,812,973) (518,623,749) (518,637,924)
(518,693,742) (518,763,924) (574,623,819) (574,693,812) (574,826,931) (581,637,924)
(581,623,749) (581,693,742) (581,763,924) (623,791,854) (623,854,917) (637,812,945)
(651,742,938) (658,742,931) (672,854,931) (693,721,854) (735,861,924) (763,812,945)
全組合せ 9!/3! 通りの1/73で、176.3 ですから、確率よりは低い感じでしょうか。
よおすけからのコメントです。(平成25年10月27日付け)
攻略法さん、らすかるさん、ありがとうございます。これは、去年出した、「平方数を作る2」
の類題です。あっちは1通りしか出なかったのに、今回のは156通りもあるとは思いませんで
した。
GAI さんが、らすかるさんの調査に刺激を受けられ、新たな探求をされました。
(平成25年10月28日付け)
<11の倍数>
143;275;869 143;275;968 143;286;759 143;286;957 143;572;869 143;572;968
143;682;759 143;682;957 154;297;638 154;297;836 154;638;792 154;792;836
176;385;429 176;385;924 176;429;583 176;583;924 187;253;649 187;253;946
187;264;539 187;264;935 187;352;649 187;352;946 187;462;539 187;462;935
253;649;781 253;781;946 264;539;781 264;781;935 275;341;869 275;341;968
275;396;418 275;396;814 275;418;693 275;693;814 286;341;759 286;341;957
297;451;638 297;451;836 341;572;869 341;572;968 341;682;759 341;682;957
352;649;781 352;781;946 385;429;671 385;671;924 396;418;572 396;572;814
418;539;627 418;539;726 418;572;693 418;627;935 418;726;935 429;517;638
429;517;836 429;583;671 429;638;715 429;715;836 451;638;792 451;792;836
462;539;781 462;781;935 517;638;924 517;836;924 539;627;814 539;726;814
572;693;814 583;671;924 627;814;935 638;715;924 715;836;924 726;814;935
の72組
<13の倍数>
143;286;975 143;572;689 156;234;897 169;273;845 169;754;832 182;364;975
182;546;793 182;754;936 195;273;468 195;364;728 234;689;715 247;351;689
273;416;598 273;546;819 312;468;975 312;546;897 312;689;754 325;416;897
325;689;741 351;624;897 364;572;819 416;832;975 468;715;923 481;572;936
546;871;923 の25組
<17の倍数>
136;459;782 136;748;952 153;289;476 153;629;748 289;374;561 374;816;952
391;425;867 425;731;986 493;527;816 493;561;782 493;578;612 612;748;935
の12組
<19の倍数>
247;361;589 475;836;912 の2組
このあたりがパズルになりそう。
<23の倍数>
184;529;736 276;851;943 345;621;897 437;598;621 483;621;759 の5組
ちなみに<29の倍数>はただ1組でした。これを皆さんの問題として出題しておきます。
よおすけさんからのコメントです。(平成25年10月29日付け)
<29の倍数>で、各位の異なる3けたの数は、
145、174、261、319、348、435、493、638、725、754、783、812、841、928、957、986
の16個。このうち、条件を満たすのは、「261、348、957」のみ。1組しかないが本当なら・・・。
らすかるさんからのコメントです。(平成25年10月29日付け)
GAIさんが調査されたものの全体です。(以下で、0組のものは除く)
1の倍数: 60480組 2の倍数: 2880組 3の倍数: 7992組 4の倍数: 240組
6の倍数: 336組 7の倍数: 156組 8の倍数: 36組 9の倍数: 648組 11の倍数: 72組
12の倍数: 32組 13の倍数: 25組 14の倍数: 8組 16の倍数: 4組 17の倍数: 12組
18の倍数: 32組 19の倍数: 2組 21の倍数: 23組 22の倍数: 4組 23の倍数: 5組
24の倍数: 3組 26の倍数: 1組 27の倍数: 81組 28の倍数: 1組 29の倍数: 1組
32の倍数: 1組 34の倍数: 2組 39の倍数: 6組 41の倍数: 4組 43の倍数: 3組
47の倍数: 1組 48の倍数: 2組 54の倍数: 4組 63の倍数: 1組 64の倍数: 1組
68の倍数: 1組 69の倍数: 2組 71の倍数: 1組 73の倍数: 1組 81の倍数: 2組
87の倍数: 1組 91の倍数: 1組 96の倍数: 1組 107の倍数: 1組 109の倍数: 1組
123の倍数: 1組 129の倍数: 1組 192の倍数: 1組 219の倍数: 1組
273の倍数: 1組 327の倍数: 1組
3,9,18,21,27の倍数が突出して多いですね。この中で簡単な計算式で求まるのは
1の倍数: 9P6=60480 2の倍数: 4C3×6!=2880 3の倍数: (3!)3+(3!)5=7992
4の倍数: 2×5P2×3P2=240 6の倍数: 24+24×{(3!)2-4×22}=336
8の倍数: 3P2×3!=36 9の倍数: 3×(3!)3=648 12の倍数: 25=32 18の倍数: 25=32
ぐらいでしょうか。
(コメント) 場合の数のリストアップもさることながら、らすかるさんの示された計算式にも十
分食指が動かされますね!
順列・組合せの問題として考えてみました。
1の倍数: 9P6=60480
(計算式の考え方) 十の位、一の位に用いる6個の数字を選び、残りの3個の数字が百の
位に入る。百の位の3個の数字は任意に固定する。6個の数字の順列を
考え、先頭から2つずつ順に割り振る。
よって、 9C6・6!=9P6=60480(通り)
2の倍数: 4C3×6!=2880
(計算式の考え方) 一の位に入る偶数を、2、4、6、8の4個から3個選ぶ。その3個の数
字は任意に固定する。残り6個の数字の順列を考え、先頭から2つずつ
順に割り振る。 よって、 4C3×6!=2880(通り)
3の倍数: (3!)3+(3!)5=(3!)3(1+(3!)2)=7992
(計算式の考え方) 3の倍数は、各位の数の和が3の倍数である。各位の数それぞれを3を
法として考えると、3桁の3の倍数の3つの数を作る数字の組合せとして、
000 111 222 または 012 012 012
の場合のみである。
「000 111 222」の数字の選び方は、369 147 258 の1通りしかない。
「012 012 012」の数字の選び方は、3、6、9を固定すれば、(3!)2通りある。
後は、選ばれた3つの数の中での順列を考えればよい。
よって、求める場合の数は、 (3!)3(1+(3!)2)=(3!)3+(3!)5=7992(通り)
4の倍数: 2×5P2×3P2=2×5!=240
(計算式の考え方) 2桁の数で4の倍数が、
12、16、24、28、32、36、48、52、56、64、68、72、76、84、92、96
であることから、
一の位が2または6の場合は、十の位は奇数
一の位が4または8の場合は、十の位は偶数
従って、4の倍数となる3桁の3つの数の組合せは、
奇奇2 と 奇奇6 と (奇48 または 奇84)
しかない。ここで、(奇48 または 奇84)のどちらにするかで2通り。
5つの「奇」に、奇数 13579 の何れかが並ぶので、5!=120
よって、求める場合の数は、 2×5!=240
(コメント) 計算式は「2×5!」の方が簡明だと思うのですが、計算式「2×5P2×3P2」は、5個
の奇数から2つ選んで「奇奇2」を決め、その1通りに対して、残り3個の奇数から2
つ選んで「奇奇6」を決めるという考え方ですね!
6の倍数: 24+24×{(3!)2-4×22}=336
(計算式の考え方) 6の倍数であるためには、2の倍数かつ3の倍数である。
3の倍数は、各位の数の和が3の倍数である。各位の数それぞれを3を法として考えると、
3桁の3の倍数の3つの数を作る数字の組合せとして、
000 111 222 または 012 012 012
の場合のみである。
「000 111 222」の数字の選び方は、369 147 258 の1通りしかない。
この中で、2の倍数となるのは、 (39)6 (17)4 (58)2 または (25)8
よって、この場合の数は、 2×2×2×2=24=16(通り)
「012 012 012」の数字の選び方は、3、6、9を固定すれば、(3!)2=36(通り)ある。
この中には、3つの数字がすべて奇数となる場合の数 2×2×(2+2)=22×4=16(通り)が含
まれる。
よって、数字の組合せは、 (3!)2-22×4=36-16=20(通り)
そのうちの1通りに対して、
奇(0)奇(1)2(2) と 奇(0)奇(1)8(2) と (奇(2)4(1)6(0) または 奇(2)6(0)4(1))
ここで、 奇(0)=3、9 奇(1)=1、7 奇(2)=5
後は、数字の並べ方を考えて、
(奇(2)4(1)6(0) または 奇(2)6(0)4(1)) ・・・ 2通り
奇(2)、4(1)の順列(奇(2)、6(1)の順列) ・・・ 2通り
奇(0)奇(1)2(2) の奇(0)奇(1)の順列 ・・・ 2通り
奇(0)奇(1)8(2)の奇(0)奇(1)の順列 ・・・ 2通り
より、 2×2×2×2=24=16(通り) なので、「012 012 012」の場合の数は、
24((3!)2-22×4)=320(通り)
従って、6の倍数となる3つの数の組合せは、全部で、 24+24((3!)2-22×4)=336(通り)
(コメント) 何とか計算式をでっち上げてみました!多分、合っているかな?一番最後に、
6の倍数の計算式の確認が終了しました。(平成25年11月4日付け)
8の倍数: 3P2×3!=36
(計算式の考え方) 8の倍数は、4の倍数でもあるので、下2桁の数は、
12、16、24、28、32、36、48、52、56、64、68、72、76、84、92、96
の何れかである。 このとき、
一の位が2または6の場合は、十の位は奇数
一の位が4または8の場合は、十の位は偶数
となっている。従って、8の倍数となる3桁の3つの数の組合せは、
奇奇2 と 奇奇6 と (奇48 または 奇84)
しかあり得ない。「奇48」が8の倍数となる奇数は存在しない。従って、
奇奇2 と 奇奇6 と *84
「*84」が8の倍数となる*は、1、3、5、7、9 の何れでもよい。
「ab2」 が8の倍数になるのは、2a+b+1≡0 (mod 4)
ab=15 19 31 35 39 51 59 71 75 79 91 95
「cd6」 が8の倍数になるのは、2a+b+3≡0 (mod 4)
cd=13 17 37 53 57 73 93 97
*=1 のとき、 (ab、cd)=(35、97)、(39、57)、(59、37)、(59、73)、(75、93)、(79、53)、
(95、37)、(95、73)
*=3 のとき、 (ab、cd)=(15、97)、(19、57)、(51、97)、(59、17)、(91、57)、(95、17)
*=5 のとき、 (ab、cd)=(19、37)、(19、73)、(31、97)、(39、17)、(71、93)、(79、13)、
(91、37)、(91、73)
*=7 のとき、 (ab、cd)=(15、93)、(19、53)、(51、93)、(59、13)、(91、53)、(95、13)
*=9 のとき、 (ab、cd)=(15、37)、(15、73)、(31、57)、(35、17)、(51、37)、(51、73)、
(71、53)、(75、13)
以上から、求める場合の数は、8+6+8+6+8=36(通り) である。
(コメント) らすかるさんの計算式 : 3P2×3!=36 は如何?
可能性は、上記の計算で、b=1、5、9 の3通りで、その1通りに対して、d=3、7 の2通り
その1通りに対して、残り3つの奇数を並べればよいから、求める場合の数は、
3×2×3!=36(通り) としたのかな?(多分!)
9の倍数: 3×(3!)3=648
(計算式の考え方) 各位の数の和が9の倍数のとき、9の倍数になる。
126 378 459
135 279 468
189 234 567
の3通りしか組み分けが存在しないので、求める場合の数は、
3×(3!)3=648 となる。
12の倍数:
25=32
(計算式の考え方) 3桁の12の倍数は、全部で40個
132 156 168 192 216 264 276 312 324 348 372 384 396
432 456 468 492 516 528 564 576 612 624 648 672 684
732 756 768 792 816 852 864 876 912 924 936 948 972
984
これらから、異なる数字を用いた3つの数を選択する場合の数が、32通りあるわけだが、
多分らすかるさんの数式は別な考え方なのだろう。
計算式のことは置いておいて、地道に泥臭く解を探索してみよう。らすかるさんの考え方
に辿り着くヒントが得られるかもしれないと信じて...。
12の倍数は3の倍数かつ4の倍数。4の倍数は下2桁が4の倍数。2桁の数で4の倍数は、
12、16、24、28、32、36、48、52、56、64、68、72、76、84、92、96
上記の数に百の位を追加して3の倍数を作る。
312、612、912、216、516、816、324、624、924、528、132、432、732、936、
348、648、948、852、156、456、756、264、564、864、168、468、768、372、
672、972、276、576、876、384、684、984、192、492、792、396
312と組になる可能性があるもの
648、948、456、756、564、864、468、768、576、876、684、984
この中から12の倍数となる3桁の3つの数の組を取り出す。
312、948、756 312、948、576 312、756、984 312、576、984
612と組になる可能性があるものは、348、948、384、984 で、この中から12の倍
数となる3桁の3つの数の組は取り出せない。
以下同様にして、912と組になる可能性があるものから取り出すと、
912、348、756 912、348、576 912、756、384 912、576、384
216と組になる可能性があるものからは取り出せない。
516と組になる可能性があるものから取り出すと、
516、732、948 516、732、984 516、348、972、 516、348、792
516、948、372 516、372、984 516、972、384 516、384、792
816と組になる可能性があるものからは取り出せない。
324と組になる可能性があるものからは取り出せない。
624と組になる可能性があるものはない。
924と組になる可能性があるものからは取り出せない。
528と組になる可能性があるものからは取り出せない。
132と組になる可能性があるものから取り出すと、
132、948、756 132、948、576 132、756、984 132、576、984
432と組になる可能性があるものからは取り出せない。
732と組になる可能性があるものから取り出すと、
732、948、156 732、156、984
936と組になる可能性があるものからは、852のみで不適。
348と組になる可能性があるものから取り出すと、
348、156、972 348、156、792 348、756、192 348、576、192
648と組になる可能性があるものからは取り出せない。
948と組になる可能性があるものから取り出すと、 948、156、372
852と組になる可能性があるものは、396のみで不適。
156と組になる可能性があるものから取り出すと、
156、372、984 156、972、384 156、384、792
456と組になる可能性があるものからは取り出せない。
756と組になる可能性があるものから取り出すと、 756、384、192
264と組になる可能性があるものはない。
564と組になる可能性があるものからは取り出せない。
864と組になる可能性があるものからは取り出せない。
168と組になる可能性があるものからは取り出せない。
468と組になる可能性があるものからは取り出せない。
768と組になる可能性があるものからは取り出せない。
372と組になる可能性があるものからは取り出せない。
672と組になる可能性があるものからは取り出せない。
972と組になる可能性があるものからは取り出せない。
276と組になる可能性があるものからは取り出せない。
576と組になる可能性があるものから取り出すと、 576、384、192
876と組になる可能性があるものからは取り出せない。
384と組になる可能性があるものからは取り出せない。
684と組になる可能性があるものからは取り出せない。
984と組になる可能性があるものはない。
192と組になる可能性があるものはない。
492と組になる可能性があるものはない。
792と組になる可能性があるものはない。
396と組になる可能性があるものはない。
以上から、12の倍数となる3桁の3つの数の組は、次の32通りある。
312、948、756 312、948、576 312、756、984 312、576、984
912、348、756 912、348、576 912、756、384 912、576、384
516、732、948 516、732、984 516、348、972 516、348、792
516、948、372 516、372、984 516、972、384 516、384、792
132、948、756 132、948、576 132、756、984 132、576、984
732、948、156 732、156、984 348、156、972 348、156、792
348、756、192 348、576、192 948、156、372 156、372、984
156、972、384 156、384、792 756、384、192 576、384、192
(コメント) 上記の32通りの算出は、地道に大変な手作業でした。これが、らすかるさんの
計算式だと、簡単に、25=32(通り)...。とても不思議です。
らすかるさんから計算式について、ご教示頂きました。(平成25年11月1日付け)
12の倍数であるためには、まず、4の倍数でなければなりませんので一の位は偶数です。
偶数は、2,4,6,8の4個あり、2桁の数で4の倍数が、
12、16、24、28、32、36、48、52、56、64、68、72、76、84、92、96
であることから、
一の位が2または6の場合は、十の位は奇数
一の位が4または8の場合は、十の位は偶数
でなければなりません。従って、12の倍数となる3桁の3つの数の組合せは、
奇奇2 と 奇奇6 と (奇48 または 奇84)
しかあり得ません。(← なるほど!感動しました。)
ここで、(奇48 または 奇84)のどちらにするかで2通りです。…(1)
残る奇数は、1,3,5,7,9 の5個で、「奇48 または 奇84」が3の倍数であるためには、この百の
位は3で割り切れる数でなければなりませんが、1,3,5,7,9 の中で3で割り切れる数は、3と9で
すので、このどちらを選ぶかで2通りです。…(2)
奇奇6の十の位と百の位は足して3の倍数でなければなりませんので、「3と9のうちの残り」
は使えず、あり得る組合せは、5 と (1または7) しかありません。この1,7のどちらを選ぶかで
2通りです。…(3)
残りの数字を奇奇2の十の位と百の位にあてはめれば条件を満たします。
後は、奇奇2と奇奇6の十の位と百の位の入れ替えが2通りずつです。…(4)
従って、(1)〜(4)により、2×2×2×2×2=25(通り)となります。
(コメント) 25(通り)は、とても深い洞察のもとに計算された結果ということが分かりました。
らすかるさんに感謝します。
18の倍数:
25=32
(計算式の考え方) 18の倍数であるためには、9の倍数かつ2の倍数である。
各位の数の和が9の倍数のとき、9の倍数になるので、
126 378 459 135 279 468 189 234 567
の3通りしか組み分けが存在しない。
この中で「135 279 468」の「135」からは、2の倍数は作り得ないから不適。
「126 378 459」について、2の倍数となるためには、末尾が偶数なので、
1(26) (37)8 (59)4 ・・・ 2×2×2×2=16
「189 234 567」について、2の倍数となるためには、末尾が偶数なので、
(19)8 3(24) (57)6 ・・・ 2×2×2×2=16
以上から、 2×2×2×2×2=25=32