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あきさんが住む A 町から TORA さんが住む B 町へ行く道が 2 本,B 町からマサルさんが住む C 町へ行く道が 3 本,C 町から Yuh! さんが住む D 町へ行く道が 4 本あります。
A 町から D 町まで数人の人が歩きました。どの道も少なくとも一人は通りました。また,どの 2 人についても,少なくとも 1 本は同じ道を通りましたが,A 町から D 町までの経路がまったく同じであることはありませんでした。
このとき,何人の人が歩いたのでしょうか。考えられうる人数をすべて答えてください。
注意: 途中でもどったりはしません。必ず,A-B-C-D の順に通過します。
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| ▼ 解説 |
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AB 間の道を a1,a2,BC 間の道を b1,b2,b3,CD 間の道を c1,c2,c3,c4 と表すと,A から D への経路は次の 24 通りで,A-1〜B-3 の 6 グループに分ける。
A-1: (a1,b1,c1),(a1,b1,c2),(a1,b1,c3),(a1,b1,c4)
A-2: (a1,b2,c1),(a1,b2,c2),(a1,b2,c3),(a1,b2,c4)
A-3: (a1,b3,c1),(a1,b3,c2),(a1,b3,c3),(a1,b3,c4)
B-1: (a2,b1,c1),(a2,b1,c2),(a2,b1,c3),(a2,b1,c4)
B-2: (a2,b2,c1),(a2,b2,c2),(a2,b2,c3),(a2,b2,c4)
B-3: (a2,b3,c1),(a2,b3,c2),(a2,b3,c3),(a2,b3,c4)
まず,「B-2,B-3 に属するどの経路も,A-1 に属する 2 本以上の経路と同じ道を共有しない」ことがわかる。このことは,A-1,A-2 と B-3 のように,番号を重ならないようにして,また,A と B を入れ替えても成り立つ。
(1) A-1 に属する経路が 2 本以上存在すると仮定すると,上記「 」により,B-2,B-3 に属する経路は存在せず,B-1 に属する経路が存在することになる。
さらに,B-1 に属する経路が 2 本以上存在すると,A-2,A-3 に属する経路は存在しない,すなわち,(x,b2,y),(x,b3,y) のタイプの経路が存在しないことになり,題意に反する。よって,B-1 に属する経路は 1 本だけ存在することになる。
それを (a2,b1,c1) とすると,(a1,b1,c1),(a1,b1,c2),(a1,b1,c3),(a1,b1,c4),(a1,b2,c1),(a1,b3,c1),(a2,b1,c1) の 7 本が存在することになる。このうち,(a1,b1,c1) はあってもなくてもよいが,それ以外の経路は不可欠である。
以上の考察は,どのグループで 2 本以上の経路の存在を仮定しても同様。
(2) どのグループに属する経路も高々 1 本しか存在しないと仮定する。
例えば,(a1,b1,c1) が存在すると仮定すると,c2,c3,c4 を通る経路で可能なのは
A-2: (a1,b2,c2),(a1,b2,c3),(a1,b2,c4)
A-3: (a1,b3,c2),(a1,b3,c3),(a1,b3,c4)
B-1: (a2,b1,c2),(a2,b1,c3),(a2,b1,c4)
であるが,(a2,b1,c2) が存在するとすれば,c4 を含む経路が存在しない,というように,c2,c3,c4 をふくむ経路のうち,存在しないものがある。
したがって,題意を満たすのは (1) の場合で,6 人または 7 人である。
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