たけしのコマ大数学科#119 「靴ひも問題」 | 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#119
(旧名称・たけしのコマネチ大学数学科)
フジテレビ 2009年1月29日 深夜OA

 
今回のテーマは、
「靴ひも問題」


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靴ひもを、穴を通して、穴を通して、次はどこの穴ーって、迷うことありますよね。
でも、この靴ひもも、通し方によっては、立派な幾何学の問題となるんです。
(戸部アナ)
 
 
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DVD第3弾が発売されました!!
今回の初回発売特典は、「コマ大ロゴ入り電卓」だそうです。
特典映像は、2008夏に行われた「お台場冒険王」での竹内先生の講義模様や
木村美紀さんと、あの懐かしい松江由紀子さんによる
「ガールズ”マス”トーク」が入っているそうです。

今回の東大生は東大理Ⅲチーム(秒殺シスターズ)の
衛藤樹さん(3年生)、伊藤理恵さん(3年生)。
衛藤さん、お正月においしいものをたくさん食べられたようで・・・。
今、私大の受験シーズンということで、マス北野の受験の話。
当時は1校の受験料が5000円。5校受けると言って、一番受かりそうな
明治だけ受けて、残りは受験申し込みせず、浮いたお金で遊んじゃったそうだ。
「受かりましたよちゃんと。どうだっ。」(マス北野)
確かに、当時は中退したけど、今や名誉的に卒業扱いです。すごい。
滑り止めは・・と、衛藤さんに聞くタカさん。まあ常道の受験の仕方ですな。
「慶応の医学部と慈恵医大」(衛藤さん) となりで頷く伊藤さん。
(思い出すと、慶応医をすべりどめで、本命東大理Ⅰを受験。
 当然両方受かって、慶応医特待を蹴った迷惑なヤツがいたっけ・・。)
ここで、マス北野が英語の受験問題にはオバマの演説が出るのではと予想。
オバマの英語はキレイなので、出題される可能性は高いと。
自分も受験のときに、ケネディの演説の言葉が出るんじゃないかと、
英語の演説を丸暗記して受験に望んだそうだ。
でも、努力むなしく肩透かしだったみたい。


コマ大:
ダンカン部長 〆サバアタル お宮の松 アル北郷 (3本撮りの2回目)
今回は、受験生へのアドバイスを、3つの”か”で贈るという試み。
カ:風邪をひかない。
カ:カンニングをしない。
「まってました。いよいよ落としだぞ。どっと笑わせてくれよ。」(マス北野)
カ:替え玉をしない。
「(失笑)・・うちのヤカンじゃないかよ。」(マス北野)

さて本題。

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Q:
1列に8個ずつ計16個の穴の開いた靴に
きちんと履けるように通す紐の最短の長さを求めなさい。
(結び目までの長さ)
シャブリの気になったもの-コマネチ大学#121-1 (問題)

(※補足:各穴からは、反対側に片方の1本を必ず通すように結ぶ。) 
 
先生曰く・・ 
ポイントは、穴は反対の穴と必ずつながってないといけないということ。
そして、ちゃんと結んで、その結び目までの長さを求める。

コマ大の検証:
 
今回は、靴ひもということで、「ABC MART」銀座店でのロケ。
コマ大をサポートするのは、ひもマスターと称される店員の岡田拓さん。
芸術的ないろんな結び方を披露してくれた。
検証開始。ということで、メンバーが思い思いの結び方で挑戦。
お宮の松の結び方が一番短く、それを答えとした。
(お宮の松、いいヒラメキでした。)
検証時間30分。お疲れ様でした。 (←短いなぁ!)
ということで、ダンカン部長曰く、シンプルなほうが短くなる、と・・。
 
 
タカさんの決め文句
 好 者 能 精 (好きこそものの上手なれ)

対戦開始! 
 
マス北野は、昨日の酒で腹の調子が悪いとトイレへ。
でも、帰ってきたときには、懐から本を出してカンニング。
そこには靴ひもの結び方の問題が書かれていて!
先生曰く、使っているタネ本のひとつなのだそうだ。
ダンカン部長がマス北野から本を取り上げて、事なきを得る。
 
(※ あの本の題名は何? 知ってる人は教えて~!!)

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※らいん様、ありがとうございました!!!

東大生は2つの結び方のパターンまで絞って、答えを出したようだ。
マス北野はポヌさんと思案しながら。「これだ」と答えが出たようだ。

<東大生プチ情報>

今回はなし。
 

 TIME UP!!


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コマ大の解答 
答え、 30 //
 
 
シャブリの気になったもの-コマネチ大学#121-2 (コマ大)
 
(解説:)
コの字型で波のようにつなげました。


東大生の解答 
答え、、7√5 + 8 + √53 (=約30.89) //
 
 
シャブリの気になったもの-コマネチ大学#121-3 (東大1)
 
(解説:)
シャブリの気になったもの-コマネチ大学#121-4 (東大2)
 
 
マス北野チームの解答
答え、12 + √5 (=約25.41) //
 
 
シャブリの気になったもの-コマネチ大学#121-5 (マス北野)
 
(解説:)
直線部分は12、斜めは√5が6箇所。
どうやらポヌさんが最初にヒントらしきものを見つけたみたい。
なので、マス北野はポヌさんを「お代官様」と崇めていた。


A: 
正解は、 12 + √5 //

シャブリの気になったもの-コマネチ大学#121-5 (マス北野)

マス北野チームが正解。
 
先生もビックリ!!
 
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美しき数学の時間 (先生の解説) 
 
考え方:

正解は、マス北野の結び方。
シャブリの気になったもの-コマネチ大学#121-5 (マス北野)
 
まず、正解したマス北野にビックリの先生は、
「まるで神が降りたようだ」と絶賛。
というのも、この結び方は、2002年に発見された最短の結び方だそうで、
発見したのは、オーストラリアのモナシュ大学の数学者、
バーカード・ポルスター(Burkard Polster)で、
「nature」誌の2002年12月5日号に発表されたものなのだそうだ。
「nature.com」のサイト(英語)

マス北野が持っていたタネ本には載ってない結び方だそうだ。
 (※その本が、1999年発刊だから)
 
先生の解説:
公式があるそうで、穴がn列のとき、密な結び方は、
{n!(n-1)!}/2 通りある、とのこと。
密な結び方とは、全ての穴が反対側の穴につながっているという条件のこと。
すぐにはほどけないという状態です。
 (東大生はここを早とちりしたのね。)
ちなみに、今回の問題は穴が8列なので、代入すると、
1億160万6400通りということで、しらみつぶしの力技は到底無理。
この問題は閃くしかないと言う先生。
だから、マス北野の正解に驚いたのであった。
 
タネ本にあった順番で、そのほかの結び方が紹介された。
シャブリの気になったもの-コマネチ大学#121-6 (竹内1)
 
(※Ian's Shoelace Site というところを、参考にリンクしておきましょう。)
 
ここで、バーカード・ポルスターの著書を紹介しておきましょう。
The Shoelace Book: A Mathematical Guide to the Best (And Worst) Ways to Lace Your Shoes (Mathematical World)
A Geometrical Picture Book (Universitext)
Q. E. D: Beauty in Mathematical Proof (Wooden Books)
The Mathematics of Juggling
Eye Twisters: Ambigrams & Other Visual Puzzles to Amaze and Entertain
日本語では:Q.E..D. 証明が生みだす美の世界 (ピュタゴラスブックス)
 
アメブロのamazonアフェリじゃ、出てきやしない! まったく・・。
 
 
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今週のフィールズ賞:
今回は文句なしでマス北野チームに!!

 
エンディングテーマが新しくなりました。

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★あとがき 
 
靴ひも・・奥が深い・・。
 
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講師:竹内薫
(科学作家 東大理学部物理学科卒)
竹内先生のOfficial Site  http://kaoru.to/
薫日記(ブログ)  http://kaoru.txt-nifty.com/diary/
 
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 アル北郷
 
2008/01/29 深夜OA
 
コマネチ大学の前回までの記事
http://ameblo.jp/chablis/theme-10002941350.html
ガスコン研究所 ■コマネチ大学2006年度講義リスト(#1~42・マス1グランプリ含)

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