「今月の問題」 第98回 (平成19年11月)



<ミツバチの巣の秘密>
 ミツバチは巣を作る際に、材料を最小限におさえて可能な限りの広い空間を作ろうとしているようです。
丸や八角形では隙間ができますし、三角形や四角形では面積が小さくなり、六角形が最も効率が良いことがわかります。

 そして、この六角形を並べた形のことをハニカム構造と呼ぶそうです。構造的にとても丈夫な形として知られ、飛行機の翼や人工衛星の壁にも応用されているそうです。

 羽化後1週間ほどたった働きバチは、腹部ロウ腺が発達してきて、ロウを分泌するようになります。そして、ハチの巣はロウで作られた小部屋の集合体です。小部屋は、幼虫を育てたり、ハチミツや花粉を貯蔵するためにつかわれます。ハチの巣は、巣版の両面に小部屋が作られ、表と裏が半分ずつ重なり、薄いロウで仕切られていて、ハチミツを蓄えるほどしっかりと丈夫にできているそうです。

<問題>
上の正六角形の図を見てください。正六角形を2重に並べると辺の合計数は30本、3重に並べると辺の合計数は72本になります。
 ここで問題です。
 正六角形を5重にならべると、辺の合計数は何本になるでしょうか。

<正解者一覧表>            
正解者順位     name      メール到着日時     備 考  
 1 鎌倉帰りの呑 さん2007/11/1 0:10河童ランドの酔っぱらい
 2 banyanyan さん2007/11/1 0:17京都府
 3nak さん2007/11/1 0:32鹿児島県
 4algebra さん2007/11/1 0:36神奈川県
 5エトランゼ さん2007/11/1 1:04 
 6こば さん2007/11/1 1:08元生徒 
 7ダンディ海野 さん2007/11/1 1:54大阪府 
 8いちもく さん2007/11/1 3:17立川市 
 9ゴンとも さん2007/11/1 4:10豊川市 
10NAMPOTのPOT さん2007/11/1 8:41 
11信三 さん2007/11/1 10:23シリコンバレーの住人 
12巷の夢 さん2007/11/1 11:32 
13uchinyan さん2007/11/1 11:53東京都 
14スモークマン さん2007/11/1 14:17寒くても晴れの方がいい ^^;
15マッキー27 さん2007/11/1 19:44 
16経友会の進作 さん2007/11/1 21:35京都府木津川市・69歳
17fisherman さん2007/11/2 12:01豊岡市・塾講師
18りーくん さん2007/11/2 12:58埼玉県
19なにわ さん2007/11/2 13:20西宮市
20新俳人澄朝 さん2007/11/2 14:24津山市
21アイス さん2007/11/2 23:02ピーナッツの千葉県
22新幹線希 さん2007/11/2 23:05 
23三日月キリン さん2007/11/3 13:12 
24山城繊維工業梶@さん2007/11/4 12:34 
25teki さん2007/11/6 11:43大阪府 
26グランパ さん2007/11/6 19:37木綿子のグランパ
27kasama さん2007/11/7 15:44和歌山県プログラマ 
28永田竜太郎 さん2007/11/7 22:32元竹中生 
29ma-mu-ta さん2007/11/10 2:51東京都 
30ぽちょむきん さん2007/11/11 3:05 
31ぴーしゅん さん2007/11/15 12:45 
32しんちゃん さん2007/11/16 16:08 
33にっちょ さん2007/11/16 22:49東京都。大学1年
34ルルゥ さん2007/11/17 7:51 
35算数大魔王 さん2007/11/23 0:22 
36浪人 さん2007/11/26 3:45岩手県大船渡市 
37とも さん2007/11/30 13:32東京都教員 
38さくらひきだ さん2007/11/30 16:38高校生男子ハンド部二人組

答えは、210本です。

次のように掲示板に書き込んで頂きました。

 
[34] 考えてる時楽しかったです^^ 投稿者:ひろ 投稿日:2007/11/27(Tue) 10:54 [返信]

2重目からになりますが
3n〔5+3(n−2)〕
って式作って代入してみたらできました。

n=何重目

 
[33] 初めての投稿です 投稿者:ルルゥ 投稿日:2007/11/17(Sat) 07:50 [返信]

よく分からなかったので、
[(4×6+3×6+2×6+1×6+1)×6+{3×6+2×(5-2)}]/2=210にしました


[31] 初めまして 投稿者:しんちゃん 投稿日:2007/11/17(Sat) 00:54 [返信]

n重目の辺の数を、A(n)として漸化式を作って求めました。
というか、それしか思いつきませんでした。

例えば、図の3重目の外に4重目を描くと、
4重目は、1辺に基本の正六角形が4個並ぶ、正六角形状の形になります。
このとき、4重目には基本の正六角形は、6×(4−1)=18(個) 並びます。

そこで、新しく増えた辺の数を数えます。
 @ 18個の六角形のうち、カドの6個には、他の辺とくっ付かない辺が3本あり、
   この分が、3×6=18(本)
 A 残りの 18−6=12(個)には、他とくっ付かない辺が2本あります。
   この分が、2×12=24(本)
 B 18個の六角形がお互いにくっ付くところが18箇所あるので、
   この分が、18(本)
以上から、18+24+18=60(本)増えることになります。

同じことを、(n-1)重目からn重目になるときで考えると、
   3×6+2×{6(n−1)−6}+6(n−1)=18n−12(本) 増えます。
よって、A(1)=6
    n≧2 のとき、
    A(n)=A(n−1)+18n−12

この後は、階差数列の公式を使い、
    A(n)=3n(3n-1)
を求めましたが、順に、A(4)=132、A(5)=210 を求める方が早い?





 
[30] 遅ればせながら… 投稿者:ma-mu-ta 投稿日:2007/11/10(Sat) 03:25 [返信]

今回は、どうしたことか出題をすっかり忘れておりました。
皆さん鮮やかですね。
私は算数大好きなので、増えていく辺の数の規則性を使って算数の考え方で解きました。

1重目…6
2重目…6+4×1×6=30
3重目…6+4×2×6+3×1×6=72
4重目…6+4×3×6+3×(1+2)×6=132
5重目…6+4×4×6+3×(1+2+3)×6=210


 
[29] 無題 投稿者:三日月キリン 投稿日:2007/11/03(Sat) 13:12 [返信]

皆さんすごい。
今回は綺麗な計算が出来なかったので、法則で何とかしました。

最も外側の点の個数が、6・18・30となってたので、
まず、最も外側の点の個数は、12ずつ増えていくのだと考えました。

つぎに、縦線と言うか、内側の形から外側の辺につながる辺の個数を考えると、
○重の○部分が偶数のときは、最も外側の点の1/3が、
○部分が奇数のときは、○―1重のときの縦線の値の倍だと言うことが分りました。

あとは、どんどん計算して言ったのですが、ちょっと説明できてませんね…

   最も外側の点 最も外側の辺 縦の辺 元の辺数 合計の辺

一重   6        6     0   0    6
二重   18      18     6   6    30
三重   30      30     12   30    72
四重   42      42     14   72    128
五重   54      54     28   128    210

こんな表を作って答えを導いたわけです。

 
[28] 無題 投稿者:nak 投稿日:2007/11/02(Fri) 01:21 [返信]

ダンディ海野さんの公式化を見たら私の詰めの甘さが・・・orz
最近このサイトに辿りついたので
これから少しずつ過去の問題を解いていきたいです。

 
[27] Re:[25] 無題 投稿者:スモークマン 投稿日:2007/11/01(Thu) 15:41 [返信]

> 1重目は 6*(3*(0)+1) =6
> 2重目は 6*(3*(1)+2) =30
> 3重目は 6*(3*(1+2)+3) =72
> 4重目は 6*(3*(1+2+3)+4) =132
> 5重目は 6*(3*(1+2+3+4)+5) =210
> で答えの210本を出しました。
> プログラム用に(?)もうちょっとまとめると
> n重目は 6*(3*n*(n-1)/2+n)

奇麗ですね♪
わたしも数えましたが、、、汚いなあ ^^;
1・・・6
2・・・+6+3*6=+24
3・・・+2*6+(3+2)*6=+42
4・・・+3*6+(3+2*2)*6=+60
5・・・+4*6+(3+3*2)*6=+78
6+24+42+60+78=210

 
[26] 公式化 投稿者:ダンディ海野 投稿日:2007/11/01(Thu) 12:05 [返信]

一度解いたあと、公式化してみました。
中央の正6角形の対辺の中点を結ぶ3本の直線で平面を6分割し、順に2重、
3重、4重、・・・とした図を考えます。
(直線に垂直に交わる辺はどちらかの区間に振り分けると) 区間内に含まれる辺の数は
1重のとき・・・・・1
2重のとき・・・・・1+4
3重のとき・・・・・1+4+7
4重のとき・・・・・1+4+7+10
5重のとき・・・・・1+4+7+10+13=35 (35×6=210)
・・とこのような等差数列になるので・・
n重のとき・・・(n/2)*{2+3(n-1)}=n(3n-1)/2

全体では6倍するので、n重のときの辺数をf(n)本 とすると
f(n)=3n(3n−1)  となりました。

 
[25] 無題 投稿者:nak 投稿日:2007/11/01(Thu) 01:43 [返信]

初めまして、nakと申したりしてます。
私は辺の数を直接計算しました。
(1度思い込みで誤答送信してしまいましたが・・・)
1重目は 6*(3*(0)+1) =6
2重目は 6*(3*(1)+2) =30
3重目は 6*(3*(1+2)+3) =72
4重目は 6*(3*(1+2+3)+4) =132
5重目は 6*(3*(1+2+3+4)+5) =210
で答えの210本を出しました。
プログラム用に(?)もうちょっとまとめると
n重目は 6*(3*n*(n-1)/2+n)
になります。
 
[24] 直っていますね(笑) 投稿者:banyanyan 投稿日:2007/11/01(Thu) 00:45 [返信]

三重の場合、70→72に直っていますね。

六角形の個数
1+6×1+6×2+6×3+6×4
=1+6×10
=61個

重なっていない辺は、
(3+2×3)×6=54本
61個の正六角形の辺の合計は、
6×61=366本
したがって、
(366+54)÷2=210本

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