メンバーの構成                              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26年2月4日付け)

 自然数から構成された集合 S={a1,a2,a3,・・・・} (a1<a2<a3<・・・・) において、任意
の ai+aj ( i≦j ) がすべて異なるように、集合Sをなるだけ小さい数で構成したい。

例 S={1,2} のとき、ai+aj=2、3、4 で重複しない。

  S={1,2,3} のとき、ai+aj=2、3、4、4、5、6 で4が重複する。 

 そこで、S={1,2,4} のとき、ai+aj=2、3、4、5、6、8 で重複しない。

 次に、S={1,2,4,5} のとき、ai+aj=2、3、4、5、6、8、6、7、9、10 で6が重複する。

 そこで、S={1,2,4,6} のとき、ai+aj=2、3、4、5、6、8、7、8、10、12 で8が重複する。

 そこで、S={1,2,4,7} のとき、ai+aj=2、3、4、5、6、8、8、9、11、14 で8が重複する。

 そこで、S={1,2,4,8} のとき、ai+aj=2、3、4、5、6、8、9、10、12、16 で重複しない。

   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

 このとき、Sの要素の個数が30個であるものを探してください。




















(答)

(コメント) 安直に考えて、S={1,2,4,8,・・・,229} が直ぐ思いつくのですが、これでは
      「集合Sをなるだけ小さい数で構成したい。」の趣旨に反するということですね?


 空舟さんからのコメントです。(平成26年2月4日付け)

 見た目よりかなり難問のように思いました。同じ数字を重複して足すのも許すわけですね。
サイト「オンライン整数列大辞典」で調べると、「A232234」ですね。この数列は「最大のペア
の和」をできるだけ最小にしたときのその最小値ということのようです。


 らすかるさんからのコメントです。(平成26年2月4日付け)

 ルールがよくわからないのですが、要素が4つのもので最小は、{1,2,5,7} ではないので
すか?「最大の要素が最小」ですか?「合計が最小」ですか?それ以外ですか?


 GAI さんからのコメントです。(平成26年2月5日付け)

 S=[1,2} の集合から出発して、次の要素を加えるときに3ではだめで4が最小のメンバー。

これから、新たに、S={1,2,4} の集合から出発して、次の要素を加入させるなら、最小は8

で、S={1,2,4,8} と進み、この新メンバーを加入させる時に最小の数という意味に解釈して

下さい。従って、次のメンバーは「9,10,11,12,・・・」の候補から最小を探し出すことになります。

 ※空舟さんとは異なるものを想定していました。


 らすかるさんからのコメントです。(平成26年2月5日付け)

 手作業で8項求めて検索したら、「A005282」が出てきました。


(コメント) S={1,2,4,8,13} であることを検証しました。

 S={1,2,4,8} から出発して、「9,10,11,12,・・・」の中から条件を満たす最小の数を探し出す。

 S={1,2,4,8,9} のとき、
  ai+aj=2、3、4、5、6、8、9、10、12、16、10、11、13、17、18 で10が重複する。

 S={1,2,4,8,10} のとき、
  ai+aj=2、3、4、5、6、8、9、10、12、16、11、12、14、18、20 で12が重複する。

 S={1,2,4,8,11} のとき、
  ai+aj=2、3、4、5、6、8、9、10、12、16、12、13、15、19、22 で12が重複する。

 S={1,2,4,8,12} のとき、
  ai+aj=2、3、4、5、6、8、9、10、12、16、13、14、16、20、24 で16が重複する。

 S={1,2,4,8,13} のとき、
  ai+aj=2、3、4、5、6、8、9、10、12、16、14、15、17、21、26 で重複しない。

 よって、 S={1,2,4,8,13} が求めるものである。

 同様にして、 S={1,2,4,8,13,21}、S={1,2,4,8,13,21,31}、・・・ 等が求められる。

 したがって、「A005282」によれば、GAI さんの問題の解は、

S={1, 2, 4, 8, 13, 21, 31, 45, 66, 81, 97, 123, 148, 182, 204, 252, 290, 361,
                  401, 475, 565, 593, 662, 775, 822, 916, 970, 1016,1159, 1312}
となる。


 GAI さんからのコメントです。(平成26年2月5日付け)

 正解です。これを基に

S={1,2,4,8,13,21,31,45,66,81,97,123,148,182,204,252,291,324,352,415,486,
              540,651,706,781,864,963,1003,1148,1217,1371,1409,1523,1673,1874}

の最小にはなりませんが、35個の要素で同じように確認してみると驚くべきことが起こって
いました。(例外が1ヶ所発生する。)メンバーをもっと増やしていってもこの現象は同じよう
に起こせそうです。


 とんくまさんからのコメントです。(平成26年2月6日付け)

 上記の S は、次のような重複が発生します。

ai + aj     dup. count  pair 1                     pair 2
----------- ----------- -------------------------- --------------------------
       1875           2 ai =   1, aj = 1874        ai = 352, aj = 1523
       1895           2 ai =  21, aj = 1874        ai = 486, aj = 1409
       1997           2 ai = 123, aj = 1874        ai = 324, aj = 1673
       2022           2 ai = 148, aj = 1874        ai = 651, aj = 1371

 最後の 1874を 1897に変更すれば、重複は無くなると思います。


 GAI さんからのコメントです。(平成26年2月6日付け)

 上記の S は、「A046185」から採用した集合でした。この中で重複するところがてっきり和
2022の部分しか気付かず、他の重複部分は見逃していました。とんくまさんの調査の様に、
改めて表を確認してみますとその部分がだぶっていますね。