(解答)
最大 9876524130
最小 1024375869
(解き方)
11の倍数の性質には、偶数桁の数字の和と、奇数桁の数字の和との差が、必ず0または11の倍数になっているというものがある。これを知っているかどうかが、この問題のポイント。
(ちなみに、なぜそうなるかは、Clockwiseさんが説明してくれています。また、他の倍数についても、僕のHPに「数の性質」として載せていますので、ご参照ください。)
0~9までの数の和は45。
まず、偶数桁の和と奇数桁の和との差が0になることはありえない。差が11の場合、偶数桁の和と奇数桁の数の和が、それぞれ28と17、またはその逆。差が22の場合はありえず、差が33の場合は、和がそれぞれ39と6でなければならないが、和が6になるような異なる5つの数はない。
したがって、偶数桁と奇数桁の5つの数の和は、それぞれ28と17(またはその逆)の場合のみを考えればよい。
これを偶数桁と奇数桁(それぞれ1の位から数えた順番)に分けて、上位の桁から数を埋めていく。
最大については、
偶数桁 9 7
奇数桁 8 6
までを決める。偶数桁の合計28、奇数桁の合計17とすると、偶数桁の残りは5,4,3でなければならない。すると奇数桁の残りは、2,1,0。これを大きい方から並べて、
偶数桁 9 7 5 4 3
奇数桁 8 6 2 1 0 → 9876824130
が得られる。
最小については、まず
偶数桁 1 2 4
奇数桁 0 3
までを決めてみる。偶数桁の合計を17とすると、偶数桁の残りの数は2個で、その和は10。残っているのはすべて5以上の整数で、こういう組み合わせはない。
次に、
偶数桁 1 2 3
奇数桁 0 4
とする。偶数桁の残りの数は2個で、その和は11。したがって5と6をあてはめることができる。奇数桁の残りの数は7,8,9。これらを小さい方から並べて、
偶数桁 1 2 3 5 6
奇数桁 0 4 7 8 9 → 1024375869
が得られる。
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解答者数 18
正解者数 9
※01(01) 09/07 06:00:47 【δ】サンパウロ 坂本(48.4)
02(03) 09/07 06:23:27 【δ】バルタン星人(42.4)
※03(03) 09/07 06:37:05 【δ】毬藻(48.9)
04(00) 09/07 10:12:18 キムコウ(4.5)
05(27) 09/07 14:50:50 PIPI(5.6)
06(09) 09/07 17:10:23 【ζ】さいのぎ(60.8)
07(11) 09/07 17:32:28 【α】ばら(14.9)
08(00) 09/07 18:17:50 Clockwise(4.2)
09(11) 09/08 16:57:49 【γ】repy(33.8)
(残念!不正解)
00(00) 09/07 06:22:31 【β】Misa(23.7)
00(05) 09/07 06:27:35 【β】maki(24.1)
00(06) 09/07 06:47:36 【α】桃燈(19.6)
00(10) 09/07 07:52:05 tora(5.7)
00(00) 09/07 08:07:29 (新)gumao(2)
00(00) 09/07 11:39:36 703(4.2)
00(10) 09/07 12:52:37 ゆりまま(6.9)
00(11) 09/07 12:59:47 くりむーぶ389(3.3)
00(00) 09/07 23:11:19 【α】しゅう(17.2)
最大:9876524130
最小:1024375869
○正解!
予想は1位でお願いします。
ちなみに、
5の倍数は
9876543210
1023467895
4の倍数は、(8と12も)
9876543120
1023457968
7の倍数は、
9876543210
1023456798
6の倍数は、(2も)
9876543210
1023456798
ですね。
○正解!
(藤島コメント:はい、もちろん一等賞。もう驚かなくなりましたけどね。「ちなみに」以降については、検証していませんが、7の倍数は難しそうです。3と9の倍数は、そのまま並べるだけかだらパズルにはならないわけですね
最大・・・9685734201
最小・・・1024375869
×残念!不正解
最大
9847361502
最小
1205364798
×残念!不正解
最少:1234560789
最大:9876540312
×残念!不正解
最大:9876524130
最小:1024375869
○正解!
(藤島コメント:はい、ようやく正解者が出ました。2等賞です)
合ってるか自信ないけど、予想2位で。
(藤島コメント:残念ながら、×でした)
最大
9857261403
(藤島コメント:まだ違いますね)
最小は132
最大は9876524130
(藤島コメント:最大は合ってますけど、最小はなんで3桁なの?)
論理的にというのが、ちっとも浮かばず、ひたすら力技で探しました。
27個目にやっと発見しましたが、最大という実感は今ひとつ、エレガントな解法を楽しみにしています。投票は3番目だったので、5位だと嬉しいなm(__)m
(藤島コメント:最小の方については、何か勘違いがあったのかな。それにしても、力業じゃたいへんだったでしょうね)
最小
1024375869
(藤島コメント:はい、これで最小は合いました)
987652413 最大
123456817 最小
×残念!不正解
(藤島コメント:0が入っていませんよ)
最大
9876524130
○正解!
(藤島コメント:はい、これで最大も正解。おめでとう)
予想順位は3位で。
何度も訂正解答送ってすみません。
(藤島コメント:予想順位も正解です。ご苦労様)
最大:9876524130
最小:1024375869
うひゃー、朝寝坊してしまった。20分のロス。
本問題、11の倍数の判別法を知っていれば簡単に解けます。
一の位から1つおきに加えた数字の和と、十の位から1つおきに加えた数字の
和を求め、その差が11の倍数(0含む)なら、その数は11の倍数。
(実はさんじゅつまんで初めてこの公式を知りました。)
0-9の和は45、差が11の倍数になるのは28-17=11のみ
(39-6=33の場合、5桁の和が6にはなりえない)
上から順に987と当てはめると偶数桁は975と来ると残る2個の和は
7なので43となり、9876524130。
偶数桁:97543
奇数桁:86210
同様に、最小は102と当てはめていくと偶数桁は12と来て残る3個の
和14は356となり、1024375869
偶数桁:12356
奇数桁:04789
5分ほどで解けたので(サンパウロ坂本さんがいなければ)1位も狙えたはず
なのだが・・・・。
予想順位は3位でお願いいたします。
(藤島コメント:さいのぎさんがいなかったから、2位でしたね)
Max:9685734201
min:1024375869
×残念!不正解
(藤島コメント:最大が違いました)
偶数桁と奇数桁を足したら28と17になる事が分かれば後は楽ですね。
6位で。
(藤島コメント:でも、作り方の詰めに甘さがありましたね。「8」は和が17のグループに持ってこないといけないんですよね)
最大 9876524130
最小 1023456789
10位くらいでしょうか
×残念!不正解
(藤島コメント:最大は合ってましたが、最小が違いました)
訂正
最大 987652413
最小 123475869
自身まったく無い。 11位(割り切れるから?)
×残念!不正解
(藤島コメント:まだ0が入ってないことに気づいていませんね)
最大: 9876524130
最小: 1032748596
ではないでしょうか?
×残念!不正解
(藤島コメント:惜しい!最大は合っていましたが、最小が違いました)
9876524130
1304256789
11で割れるには奇数桁目と偶数桁目のそれぞれの和の差が
11で割れることが条件。
一つ見つけた組み合わせで出来た最大の数字と
最小の数字をとりあえず投稿
組み合わせが他にもあったら回答は間違い。
探してみます。
×残念!不正解
9876524130
1024375869
最小が違った。
(9.7.5.4.3)と(8.6.2.1.0)の差は11
一つ取り替えると偶数ずつ差が上下する
(9.8.7.6.5)と(4.3.2.1.0)の差は25で33の差を作るのは無理
だから差は11しか多分駄目みたいだ。
あとは差が11の中で組み合わせ…?
○正解!
(藤島コメント:はい、これで正解です。4人目の正解者でした)
×残念!不正解
(藤島コメント:最小は合いましたが、まだ最大が違いますね)
最大の数 9876513240
最小の数 1423056789
11で割り切れる数
各位の数を、1の位から数えて奇数番目の桁と偶数番目の桁とに分け、それぞれ和を求め、その2つの和の差が、0または11で割り切れる数であること。
×残念!不正解
(藤島コメント:和が28と17に分けるところまではいいのですが、その後の処理に、やや問題がありました)
最大値 9685743210
最小値 1025364879
だといいな・・・
とりあえず、10位でお願いします。
×残念!不正解
(藤島コメント:残念ながら、どちらも足りませんでした)
最大 9,785,643,120
最小 1,025,364,879
だったら、いいな~。(って、おい。)
11の倍数の条件(末位から奇数番目の数の和と,偶数番目の数の和の差が11の倍数であること。)から、5つの数の和が17と28になるような組み合わせを考えて、最大、最小になるものを考えたつもりですが、詰めが甘いでしょうか。(・・;)
11位だったら、おいしい・・・。(笑)
×残念!不正解
(藤島コメント:そうなんですよ。偶数桁と奇数桁の和で考えるのはいいのですが、数字の組み合わせ方に、もう一工夫でした)
PIPI です。
最小: 1024375869
最大: 9876524130
予想順位27位
<解法>
1.11で割り切れる数の見つけ方
「下から奇数番目の位は足して、偶数番目の位は引き、その結果が11で割り切れる数」
2.差が割り切れるということは、差が0,11,22と11の倍数のこと
10桁なので、それぞれ5数の和となる。
3.0から9までの数の和は45
よって、差が0ということは、5数の和が22.5となり、整数の和として矛盾。
差が11ということは、片方の和は17、もう片方は28。
差が22ということは、小さい方の組みの和は11.5となり整数の和として矛盾。
差が33ということは、小さい方の組の和は6。0から4までを足しても10なので、6になることは無い。
従って、成立するのは、差が11。
4.差が11となる組みを全て洗い出す。
A(0,1,2,5,9)(3,4,6,8,7) B(0,1,2,6,8)(3,4,5,7,9) C(0,1,3,4,9)(2,5,6,7,8) D(0,1,3,5,8)(2,4,6,7,9) E(0,1,3,6,7)(2,4,5,8,9) F(0,1,4,5,7)(2,3,6,7,8) G(0,2,3,4,8)(1,5,6,7,9) H(0,2,3,5,7)(1,4,6,8,9) I(0,2,4,5,6)(1,3,7,8,9) J(1,2,3,4,7)(0,5,6,8,9) K(1,2,3,5,6)(0,4,7,8,9)
5.最少の組み合わせ
十億の位「1」&一億の位「0」が成立するのは G,H,I,J,K
千万の位が「2」が成立するのは J,K
百万の位が「3」が成立する組みは無い => 「4」ならぱ K
K を使用して作成できる最小の数 1024375869
6.最大の組み合わせ
十億の位が「9」&一億の位が「8」が成立するのは B,C,D,G
千万の位が「7」が成立するのは B,D.G
百万の位が「6」が成立するのは B
B を使用して作成できる最大の数 9876524130
以上
○正解!
(藤島コメント:はい、ご苦労様でした。ようやく5人目の正解者が出ました)
最大:9,876,524,130
最小:1,024,375,869
思ったより難しくないですねぇ。とかいいつつ、間違えたら格好悪いゾ!
たまには、解法でも書くとしますか。
11の倍数の特徴は、1の位、100の位、10,000の位・・・の和と、10の位、1,000の位、100,000の位の和の差が0or11の倍数となること、です。
ここで、0~9までの数字の和は、(0+9)×10÷2=45なので、各和の差は奇数にならねばなりません。
差が11とすると、各和はそれぞれ17と28になります。差を33とすると各和はそれぞれ6と39になりますが、5つの数字の和は最低でも(0+4)×5÷2=10なので、差は11となります。よって、各和は17と28。
・最大の数は、出来るだけ大きな数から並べてばよく、1・100・・・の位の和は17に、10・1、000・・・の和は28になります。
まず、98と並べると、残りの和は28-9=19、17-8=9となり、これを残りの4つの数字で満たすことができます。次の2つの数字も並べてみましょう。
98 76。残りの和は19-7=12、9-6=3となり、これを残り3つずつの数字で満たすには、(5,4,3)、(2,1,0)しかありえません。ので、順番に大きい数からならべていくと、
98 76 52 41 30となります。
・同様に最小も見てみましょう。最初に0がくることはできないので、
10 23となって欲しいところですが、残り3数の和が、17-1-2=14、28-2-3=25とならなければならないのに対し、残りの数の最大の和は9+8+7=24にしかなりません。ので、4番目の数字は「3」がくることができず「4」がこないといけません。
10 24。残り3数の和は14、24となりこれを満たすのは(3,5,6)と(7,8,9)。小さい順に並べると、
10 24 37 58 69となります。
って感じでしょうか。11の倍数の説明が不足してますけど、厳密な証明が必要なわけでもないし、いいですよね?
○正解!
(藤島コメント:もちろん、理由の説明はそれなりでいいですよ)
ん~、投票数が8かぁ。でも、結構間違えてる人も多そうなんだよなぁ~~~。
ってなわけで(?)、坂本九位でお願いします。
(藤島コメント:なかなかいい判断ですが、現実はもっとすごくて、ようやく6位です)
桁数間違えてた。
最小 1024375869
最大 9876524130
順位は11位ままにしておきます。
それよりも正解かどうか自信が無い。
○正解!
(藤島コメント:いえ、これで正解です。7位でした)
最大:9876524130
最小:1024375869
とりあえず、解答のみ。説明は、後で時間があれば。
○正解!
どのあたりから説明を書けば良いのかなぁ…とりあえず、このあたりから。
ある数yをxで割った時の商と余りがuとα、
zをxで割った時の商と余りがvとβである時、
y=x×u+α
z=x×v+β
よって、この和と積をXで割った時の余りは、
y+z=(x×u+α)+(x×v+β)
=x×(u+v)+α+β
y×z=(x×u+α)+(x×v+β)
=x×(x×(u+v)+α+β)+α×β
なので、α+β、α×βをXで割った時の余りに等しくなります。
また、10を11で割った時、通常、商は0で余りは10としますが、
10=11×0+10
=11×1-1
とも書けるので、商は1で余りは-1と考える事もできます。
すると、10桁の数[ABCDEFGHIJ]を11で割ったときの余りは、
[ABCDEFGHIJ]= A×10×10×・・・×10×10
+B×10×10×・・・×10
+・・・
+H×10×10+I×10+J
と書けるので、
A×(-1)×(-1)×・・・×(-1)×(-1)
+B×(-1)×(-1)×・・・×(-1)
+・・・
+H×(-1)×(-1)+I×(-1)+J
=-A+B-C+D-E+F-G+H-I+J
=-(A+C+E+G+I)+(B+D+F+H+J)
を11で割った余りと一致します。
前半のA、C、E、G、I、後半のB、D、F、H、Jは、
それぞれの中で数値を入れ換えても余りは変わりません。
最初の10桁の数字を2桁毎に区切った時、前半部と後半部はそれぞれ
区切った二桁の数値の十の位、一の位の数値に相当するので、以後、
それぞれに含まれる5つの数値の組を、カッコ付きで〔十の位〕、
〔一の位〕と呼ぶ事にします。
又、上の計算式の値を、S(ABCDE,FGHIJ)と定義します。
すなわち、
S(ABCDE,FGHIJ)=-(A+C+E+G+I)+(B+D+F+H+J)
さて、どの数値でも良いのですが、便宜上最大の数9876543210を
基準として考えることにします。
S(97531,86420)=-5
ここで、〔十の位〕あるいは〔一の位〕の内部で数値を入れ換えても
余りは変わらなかったことを思い出すと、Sの値を変化させるためには、
〔十の位〕の中の数値を〔一の位〕へ、そして移動したのと同じ個数だけ逆へ、
数値を入れ換える必要がある事が分かります。
今、〔十の位〕の中のAと〔一の位〕の中のBとを交換した場合を考えると、
Sの計算式の中で、A→-A、B→-Bと変化するので、Sの値の変化は、
{-(-A)+(-B)}-(-A+B)=2×(A-B)
すなわち、A-Bの2倍変化することが分かります。
2つ、3つ、・・・5つ入れ換える場合には、この操作を2回、3回、
・・・5回繰りかえすことになります。
この事から、Sの値は偶数の変化しかしない事が分かります。
さらに、Sの最大値と最小値は、
S(43210,98765)=25
S(98765,43210)=-25
であることから、11で割り切れる数はS=±11になっている必要が
ある事が分かります。上で考えた基準の数値のS=-5だからです。
ここから、基準の数値からの入れ換えを、具体的に考えます。
ここで、基準の数値では〔十の位〕は奇数、〔一の位〕は偶数となっているので、
奇数組の数値の入れ換えではSは奇数の2倍、偶数組の数値の入れ換えでは
Sは偶数の2倍(すなわち4の倍数)変化することに気をつけます。
(1)S=11にする
このためには、Sを16増加させる必要があります。
すなわち、入れ換えは2又は4組で、上のA-Bに対応する数値の和が8。
こうなるのは、
97⇔80又は62、95⇔60又は42、
93又は75⇔40、91又は73⇔20、
9753⇔8620、9751⇔8420、9731⇔6420
の11通りの入れ換えのみ。
(2)S=-11にする
このためには、Sを6減少させる必要があります。
すなわち、入れ換えは1、3又は5組で、上のA-Bに対応する数値の和が-3。
こうなるのは、
1⇔4、3⇔6、5⇔8、
951又は753⇔864、931又は751⇔862、
731⇔842又は860、531⇔642又は840
の11通りの入れ換えのみ。
以上22通りで全てを網羅しているはずです。
基準の数値を最大の数としたので、要求されている最大の数は、
出来るだけ小さな数値の入れ換えのみで達成できるものになります。
これは、1⇔4で、これ以外の入れ換えには必ず5以上の数値が含まれています。
すなわち、S(97543,86210)=-11であり、求める最大値は
9876524130。
次に、0~9を一回ずつからなる10桁の最小値は1023456789なので、
1の入れ換えナシ、0の入れ換えナシ、2の入れ換えアリ、・・・と見ていくと、
0と1の入れ換えがないものは5つ、その中で2の入れ換えがあるものは
97⇔62と95⇔42であり、どちらにも3の入れ換えはないため、
4の入れ換えのない前者が最適。
すなわち、S(65321,98740)=11であり、求める最小値は
1024375869。
ちなみに、0の入れ換えのある11通りは4×4!×5!=11520個、
入れ換えのない11通りは5!×5!=14400個の数値が作れるので、
0~9を一回ずつでできる10桁の整数のうち、11で割り切れる数は、
11×11520+11×14400=285120個
存在することが分かります。
又、0~9を一回ずつでできる10桁の整数は9×9!=3265920個
あるので、11で割り切れる数の割合は11/126≒0.08730
ということで、1/11≒0.09090よりも4%ほど小さくなっています。
又、最大値は大きい方から数えて51番目、最小値は小さい方から数えて
771番目ですね。
問題を見た瞬間には、順番にあたっていくのがはやそうと思ったのですが、
実際にやってみると結構手間取るかもしれませんね (^_^;;;
(藤島コメント:11の倍数の性質の解説から始まっての詳細説明、本当にありがとうございました。「順番に当たる」のは、プログラムを組まないとちょっと無理でしょう)
0123475869 (10桁じゃないですね)
9876513240
102・・・探したけど見つかりませんでした。
集中力の限界・・・力業じゃだめですね。orz
×残念!不正解
(藤島コメント:まあそうですね。ご苦労様でした)
11の倍数判別法の証明
11で割った商をX=ABC・・・N(A,B,Cは各桁の数)とすると
10X+Xを考える。
ABCD・・・N0
+ABCD・・・N
繰り上がりが無いと仮定すると偶数桁、奇数桁ともその和は
(A+B+C+D・・・+N)と等しくなりその差は0
繰り上りがあるとき、例えば偶数桁が繰り上がれば、偶数桁の和は
-10され、奇数桁の和は+1されるので、その差は11
すなわち幾ら繰り上がりがあろうと、必ずその差は11の倍数となる。
しかし一度は5時40分に目を覚ましながら不覚にも二度寝してしまった。
月曜はヤマを張りますので(当たる自信度60%)今度は寝坊せずに
1位を目指します。
(藤島コメント:はい、がんばってください)
外出から帰ってきてもう1度見直したら
また間違ってたみたいですね。
最大…9876524130
まだ自信ないですけど。
○正解!
(藤島コメント:はい、正解です。結局、正解者は9人でした)
藤島さん、たぶん、ほとんどの人が11の倍数の判別法を知らないと思いますよ。
私も49歳になって初めて知ったぐらいですから・・・。
まあ、小職が解説を加えていますので改めての解説は不要と思いますが
藤島さんの解説だけを読んだ人はちんぷんかんぷんかも・・・。
しかしあの時間でも2位になれるのか。サンパウロ坂本さん、すご過ぎ。
(藤島コメント:そうでした。最初は、ヒントとして11の倍数の判定法を、問題文に書いていたのを、途中で消してしまっていたことを忘れていました。改めて書いておきます)
毬藻さん、順位的中させちゃうし・・・・・・
今回、抜けると思ったんだけどなぁ。
0.5点の差が、大きいです。