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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パズリングアドベンチャータイトル
難易度 ★☆☆
黄金のバランス デニス・シャシャ

image
GARY ZAMCHICK
 今月はバランスの問題だ。ケーキ型のような直方体の型に砂金を詰めていく。型が空のときは中央でバランスがとれる。砂金でいっぱいのときも均衡点は中央になる。
 熟練した金職人は砂金の形がつねに直方体になるように型の左から右へ順に詰めていく(砂金の先端は斜面にはならない)。型がいっぱいになるまでは,砂金の重みで均衡点が中央より左にずれる。下の図にこの状況を示したので,図で確認してほしい。

黄金のバランス  
3番目の図で,均衡点は型自体の重さにより,砂金の重心より右にある。
image 空の型は中央で釣り合う
image いっぱいのときも中央で釣り合う
image 途中,均衡点は中央より左にある

 さて,均衡点が中央から最も左にずれるのはいつだろうか。これを最左均衡点と呼ぼう。
 
問1:型そのものの重さや砂金の密度はわからないとする。最左均衡点にあるとき,砂金の先端が中央より右になることがあるか。
 
問2:
最左均衡点では,砂金の先端は均衡点から見て右にあるか左にあるか。
 
問3:
最初に採れた砂金ほど純度が高くて重いため,砂金の密度は一定ではないとしよう。このとき,問2の答えは変わるだろうか。
 
問4:
型は長さ50cmで重さ400g,砂金は型の1cmあたり10gであるとする。最左均衡点はどこか。

 
答えはこちらから
 

訳者 山崎秀記(やまさき・ひでき)
一橋大学商学部教授。専門は計算機科学。
 

著者 Dennis E. Shasha
ニューヨーク大学クーラント研究所教授。
専門は計算機科学。
 
原題名
Gold in the Balance
(SCIENTIFIC AMERICANのウェブサイト
http://www.sciam.com/
より)
 

 
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