たけしのコマ大数学科#92 | シャブリの気になったもの

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たけしのコマ大数学科#92
(旧名称・たけしのコマネチ大学数学科)
フジテレビ 2008年6月19日 深夜OA

 
今回のテーマは、
「謎の難問」
 
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今夜は視聴者から寄せられた謎の難問です。
30年間、解かれることなく、ノーベル賞受賞者が作ったという
都市伝説まで飛び出す、曰くつきの問題に挑みます。
(戸部アナ)

 
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マス北野、もとい、北野武監督!
モスクワ映画祭「特別功労賞」受賞、おめでとうございます!
朝日新聞(2008年6月13日)

 
番組は、いつもと趣向が違って、視聴者からの投稿問題について考える。
と言うところから始まった。
 
マス北野は、こういうのを許すとドンドン投書がくるから断れと言う。
視聴者あっての番組とダンカン部長がフォローするが、
マニアックに3人ぐらいが見てればいいと聞かない。
今回の東大生は、秒殺シスターズの東大理Ⅲ・衛藤樹さんと伊藤理恵さん。
ポヌさんは恋をしているらしく(ホントか?)、帽子を被っていない。
  
 
コマ大:
ダンカン部長 〆サバアタル お宮の松 ガンビーノ小林
 
今回は、この問題の紹介と、頼れる助っ人のコメント紹介だけ。
したがって、コマ大自身の挑戦はロケではなし。(スタジオで・・)
 
手紙の内容はこうだった。
 
拝啓 コマ大の皆様。
私は毎回の放送を楽しみにしている40代(匿名)の一視聴者であります。
さて、今回はコマ大の皆様にお願いがあって手紙を差し上げました。
実は30年程前、私が中学生のときに出会った「謎の問題」を解いて頂きたいのです。
一見、中学生レベルのどうと言うことも無い幾何の問題が、
なぜかどうしても解けないのです。
当時、皆で総がかりになって解いたのですが、誰一人解答できず、
仕舞いには「これは東大入試問題だ」とか、「ノーベル賞受賞者が作った問題だ」
といった都市伝説まで発生する始末です。
その後、私たちも色々な手段を講じてみたのですが、30年間謎のままで、
どうしても出来ませんでした。
果たして解けるものなのか、解けないとすれば何故この簡単そうな問題が
難しいのか、ぜひ解明していただきたいと思います。
どうか宜しくお願いいたします。 敬具。
(問題)
下記のように二等辺三角形ABCがあり、頂角は20度である。
点Bから底辺より30度の直線を辺ACに接するまで引く。
同様に点Cからも底辺より45度の直線を辺ABに接するまで引く。
AC上の点DとAB上の点Eに直線を引く。
この新たにできた三角形DEFのXとYの角度を求めよ。
  
コマネチ大学#93-0 (投稿問題)
 
この視聴者のお悩みを解決すべく、河合塾の岡田順一・数学講師を訪ねる。
いわゆる「ラングレーの問題」というタイプの問題。と言う先生。
早速解いてみたが、先生の結論は、
Y=75-X
tanX = ( cos20°(√3+1)) / ( √3(√3+1)cos20°+2 )
ということで、コンピュータで計算しないと答えは出ないと・・。
しかも、この問題は東大入試には出ていないことが判明。
困ったコマ大チームは、東大生の数学オリンピックゴールドメダリストの、
あの、初代マス1GP王者の西本将樹くんに頼んでみた。
嬉しそうに解き始めたが・・。式は立つが、やはり答えはすっきりしない、
整数とか分数で表せない、小数以下がずらりと並ぶ数値になると言う。
※この後の西本君のコメントで、家にテレビが無いことが明らかに!!
 
さて本題。
 
中村先生も、計算機で解いた答えを紹介したが、やはりスパッと書ける数値
ではないという。(X=21.71416・・ Y=53.28584・・)
そこで今回の問題は、投書された問題を似た、「ラングレーの問題」から出題。
 
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Q:
OB=OCである二等辺三角形OBCのXの値を求めなさい。

コマネチ大学#93-1 (問題)
 
コマ大の検証:
今回はスタジオで・・。
 
タカさんの決め文句
Docendo discimus! (教えることによって学ぶ)
 
対戦開始!
 
秒殺シスターズ苦戦!!ペンが止まる・・。
なかなか解けない2チームに、先生から点BからOCに、BCから20度の角度で
直線を引いてみてください・・・。ぶつかったとこに点Eを取って、
そこから点Aに線を引いてください。(そうすれば正三角形ができます。)
行き詰っていたマス北野や東大生が必死に解き始める。
 
<東大生プチ情報>

今回は、共通の楽器がひけると言うことで、二人のフルート演奏。
ともに吹奏楽経験あり。ちなみに戸部アナはカスタネットだったとガックリ。
 
 
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A: 
 
コマネチ大学生の解答 
 答え、29度 //

 
解説:
4人がそれぞれ図を描いて、分度器で測った角度を平均した。
 
 
マス北野の解答 
答え、40度 // 


解説:(マス北野)
先生のヒントから、分かっている角度を埋めてゆき、だした答え。
でも計算間違いしてしまった。
 
 
東大生の解答 
答え、30度 //

 
解説:
先生のヒントから、分かっている角度を埋めてゆき・・・
 (先生の解説1とほぼ同じなので割愛)
 
 
正解は、1/7

正解者はマス北野!!
 
 
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美しき数学の時間 (先生の解説) 
 
考え方:
分かりやすいように、上のとんがりをカットして考える。
 
コマネチ大学#93-2 (中村1)
∠ABC=∠DCB=80
∠BAC=180-80-50=50
∠BDC=180-80-60=40
 
解法1:
途中でヒントを出した方法。
 
コマネチ大学#93-3 (中村2)
 
解法2:
三角を左右に開いて考える。
 
コマネチ大学#93-4 (中村3)
 
 
<本日のちょっといい話>
予備校の先生の口からも出てきた、ラングレーの問題の話。
(Edward Mann Langley イギリス 1851-1933) 学校の先生だったらしい。
正18角形の研究。
今回のような任意の四角形のうち、問題のような角度が、
全て整数の角度になる四角形を、整角四角形という。と紹介された。
(たぶん問題のような最初の設定)角度が10度単位だと、300種ぐらいの
四角形が確認されている。「謎の問題」の場合は、45度と、10の倍数じゃない
ものがあったので、もとめる角度が整数じゃなかった。
なので、簡単には解けなかったのではないかと・・。
 
ネットで検索すると、今回の問題と同じもの、 「ラングレーの問題、整角四角形」

や、角度を変えて試せるサイト、 「整角四角形問題」 がありました。
 
ホワイトボードに書いてあった、円と四角形の図は、
四角形の辺と対角線が、全て正18角形の対角線になっていると言う説明らしい。
 (図は割愛)
 
 
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コマ大フィールズ賞:
文句なしと言うことで、
東大生チームに!!

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★あとがき 
 
問題がいいですね。秒殺シスターズのペンを止める問題を期待したい。
 
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講師:中村亨 
(1963年生まれ。東京大学大学院理学系研究科数学専攻修了、理学修士。)
著書:数学21世紀の7大難問 中村 亨 など
 
解答者:
マス北野
ポヌさん (ベナン出身・マス北野の助っ人・ゾマホンの友人)
東大理Ⅲチーム(秒殺シスターズ):衛藤樹(3年生)、伊藤理恵(3年生)
 
コマネチ大学生
ダンカン部長 〆サバアタル お宮の松 ガンビーノ小林
 
2008/06/19 深夜OA
 
コマネチ大学の前回までの記事
http://ameblo.jp/chablis/theme-10002941350.html
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 関連リンク
 http://kimball.blog.so-net.ne.jp/2008-06-22-1