日経サイエンス

日経サイエンスは米国の科学雑誌「SCIENTIFIC AMERICAN」の日本版です。

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懸賞つき特別企画「パズルの挑戦!」
山崎秀記(一橋大学)/坂井公(筑波大学)
 1〜9までの数字を使ってイコール400になる長い式をつくる問題で,優秀賞の松井洋一さんから,新たに解答をいただいた。5月号に掲載した講評で実質的に一番長い式として紹介した佐々木晶さんのアイデアをもとに「数字2から9までを三角関数を利用して1に変換し,得られた9個の1を用いて400を構成する」という方針で,長さ77の解をいただいた。その後,複素数の絶対値を組み合わせて,長さを101に伸ばした式を,さらにアイデアを改良して長さ103の式をお寄せいただいたので紹介しよう。

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 講評続報  問1問2問3受賞者発表続報
 式の中でsqrt(・)は平方根,abs(・)は絶対値を表す。
 
 松井さんの式は長さ6の式:
 400=(abs(3+i)×abs(1+i))──(1)
をもとにしている。長さ101の式は,(1)式に,
 3=1+1+1,
 4=abs(cot(π/(1+1+1)!)+i)+1+1
を代入した長さ17の式
 400=(abs(1+1+1+i)×
 abs(1+i))abs(cot(π/((1+1+1)!)))+1+1
のうちの8個の1を以下の式で置き換えたものである。
2: cos(π+πsin(π+π/2))長さ6
3: cos(π+πsin(π+π/abs(cot(π/3!)+i))) 長さ11
4: cos(π+πcos(πabs(sqrt(abs(sqrt(4!)+i)!)+i)))長さ13
5: cos(π+πcos(πabs(sqrt(5!)+i)))長さ9
6: cos(π+πsin(π+π/abs(cot(π/6)+i))) 長さ10
7: cos(π+πcos(πabs(sqrt(7!)+i))) 長さ9
8: cos(π+πsin(π+π/abs(cot(π/abs(sqrt(8)+i)!)+i))) 長さ14
9: cos(π+πsin(π+π/abs(cot(π/sqrt(9)!)+i)))長さ12
これで,長さ101の式が得られる。
 
 さらに,松井さんはもととなる(1)式を見直し
 3=abs(cot(π/3!)+i)+1  ──(2)
という1を1個使って3から3をつくる長さ6の式を利用して,さらに長さを103に伸ばすことに成功した。
 長さ101の式では4をつくるのに5個の1を用いた長さ9の式を使っている。これをそのまま数字の4で表せば,長さは9+13=22の分だけ減る。一方,1は4個余る勘定になるので,(1+1+1)に(2)式を4回適用して,長さを6×4=24伸ばし103にすることができる。
 
 また,松井さんは他の数1, 2, …, 10, 100, 200, 300,…,900, 1000 も同様の方針で長い表現式が得られることを確認している。例えば,数2では長さ127,数1では長さは122,数1000では長さ112の式が得られたとのことである。
(山崎秀記:一橋大学教授)

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