日本ジュニア数学オリンピック(JJMO)2007年の問題

 

今回は、日本ジュニア数学オリンピック2007年第3問を取り上げ、解説します。

正のというのは、0より大きいということです。
また、有理数というのは、整数/整数と表される数のことです。小学生の場合、単に分数(整数となるものも含みます)と考えればいいでしょう。
中学入試でも同じような問題(神戸女学院中学部1998年算数2日目第3問)が出されているので、小学生でも解けるでしょう。
 5/7<m/n<3/4
5/7と3/4は1に近いので、それぞれの分数を1から引いた数で考えます(同じような考え方は既約分数の難問?(早稲田中学校、慶應義塾高校、横浜市立大学の入試問題)でも用いています)。
 1-3/4<1-m/n<1-5/7
 1/4<(n-m)/n<2/7
 1/4×n<n-m<2/7×n
n-mは整数(ただし、0より大)だから、1/4×nと2/7×nの間に整数が入る場合を考えます。
n=1からn=20までを調べつくします。
2/7×nが初めて1(7/7)を超えるのは、nが4のときですが、このとき、1/4×nが1となり、n-mが存在しないので、nが1以上4以下となる場合はありえません。
2/7×nが初めて2(14/7)を超えるのは、nが8のときですが、このとき、1/4×nが2となり、n-mが存在しないので、nが5以上8以下となる場合はありえません。
2/7×nが初めて3(21/7)を超えるのは、nが11のときですが、このとき、1/4×nが11/4=2.・・・となり、n-mが3となり、mが8となります。
nが12のとき、1/4×nが3となりますが、2/7×nは4を超えないので、n-mが存在せず、この場合はありえません。
2/7×nが初めて4(28/7)を超えるのは、nが15のときですが、このとき、1/4×nが15/4=3.・・・となり、n-mが4となり、mが11となります。
nが16のとき、1/4×nが4となりますが、2/7×nは5を超えないので、n-mが存在せず、この場合はありえません。
2/7×nが初めて5(35/7)を超えるのは、nが18のときですが、このとき、1/4×nが18/4=4.・・・となり、n-mが5となり、mが13となります。
nが19のとき、1/4×nが19/4=4.・・・となり、n-mが5となり、mが14となります。
nが20のとき、1/4×nが5となりますが、2/7×nは6を超えないので、n-mが存在せず、この場合はありえません。
したがって、答えは8/11、11/15、13/18、14/19となります。

 

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