Math Problem Statement
次のように光るスイッチがある。スイッチA:1回押すと1回だけひかる。 スイッチB:1回押すと2回連続で光る。 スイッチC:1回押すと3回連続で光る。 9回連続で光ったとき、最後に押したスイッチがBであるようなスイッチの押し方は何通りあるか求めなさい。ただし、10回以上は光らなかったものとする。
Solution
この問題を解くためには、光る回数を9回と固定し、最後に押したスイッチがBである場合の組み合わせを考えます。スイッチA、B、Cがそれぞれ1回、2回、3回光る特性を考慮して、押す順序と組み合わせを数えます。
1. 問題の整理
スイッチA、B、Cをそれぞれ押すと以下の回数光ります:
- スイッチA:1回
- スイッチB:2回
- スイッチC:3回
合計で 9回光る ことが条件で、最後に押したスイッチが B である必要があります。
2. 条件の分解
全体の条件:
光る回数の合計が9回であることから、 ここで、、、 はそれぞれスイッチA、B、Cを押す回数です。
特定条件:
最後に押したスイッチがBであるため、スイッチBを1回以上押すことが必須です。また、最後に押したスイッチBの2回分の光が含まれるため、残りの光る回数(7回)をスイッチA、B、Cの組み合わせで構成します。
新しい条件として、式を次のように書き換えます: 簡略化すると、 ただし、(残りのスイッチBの回数)であり、 です。
3. 組み合わせを列挙
を満たす整数解を考えます。
の解
この式を満たす組み合わせを、 の値ごとに分けて考えます。
-
の場合: の取り得る値は で、それぞれ以下のようになります:
合計:4通り
-
の場合: の取り得る値は で、それぞれ以下のようになります:
合計:3通り
-
の場合: の場合のみ成立し、そのとき 。
合計:1通り
-
の場合: 解なし。
4. 合計
全ての組み合わせを加えると、次のようになります:
5. 結論
光が9回連続で光り、最後に押したスイッチがBであるようなスイッチの押し方は、8通り です。
質問や解説を希望しますか?
- 光る回数の合計条件を別の観点から説明しますか?
- 最後のスイッチがBである条件を明確化しますか?
- 各場合分けの詳細な計算過程を示しますか?
- スイッチA、B、Cの特徴を条件式に落とし込む方法を再確認しますか?
- 他の光る回数の場合の一般化を考えますか?
1つのヒント: 方程式を条件ごとに整理し、場合分けするのがポイントです!
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Formulas
a + 2b + 3c = 9
a + 2(b-1) + 3c = 7
Theorems
Non-negative Integer Solutions to Linear Equations
Suitable Grade Level
Grades 9-11
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