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記事No.6466に関するスレッドです

高校入試の問題です / rino
どのように考えればいいかわからない問題が出てきてしまったので、教えてください。

縦と横の長さの比がx:yの長方形の玉つき台がある。図1のように、頂点A、B、Cの位置には穴があり、頂点Oから45度の角度で玉を打ち出す。玉は壁に当たると、当たったときと同じ角度で跳ね返る。例は図2である。ただし、玉の大きさ、壁の厚さは考えないものとし、玉は穴に入るまで止まらないものとする。

(1) x=4、y=6のとき、玉は何回跳ね返って、どこの穴に入りますか。
    これはおそらく3回跳ね返って、Aの穴に入るのではないかと推測しました。

(2) x=5、y=4のとき、玉は何回跳ね返って、どこの穴に入りますか。

(3) x=7、y=3のとき、玉は何回跳ね返って、どこの穴に入りますか。

(4) xがいくつのとき、y=5ならば、玉は6回跳ね返るか。また、どこの穴に入るか。ただし、xとyは、整数で1以外に公約数をもたないものとする。

No.6466 - 2009/06/26(Fri) 21:33:48

Re: 高校入試の問題です / ヨッシー

図のように、跳ね返らせる代わりに、ボールがそのまま
進んで、その先には、玉突き台が、鏡のようにつながっていると
考えます。
このとき、角度45°で打っているので、台をつなぎ合わせた
ものが、正方形になったとき、対角線を玉が通って、
反対側の穴に落ちます。
矢印が、辺と交わった回数が、跳ね返った回数です。

(1) これは、問題の例(図2)を2倍に拡大したものなので、
3回跳ね返ってAに落ちます。
(2)7回跳ね返って、Cに落ちます。
(3)8回跳ね返って、Bに落ちます。

たとえば、(3) の図で、正方形の辺以外の線分は、
横2本、縦6本の8本あり、矢印はそれらをすべて1回ずつ
横切るので、跳ね返る回数も8回です。
一般に、長方形を横m個、縦n個つなげたときは、
 (m−1)+(n−1)=m+n−2
回跳ね返ります。
(4)
m+n−2=6 なので、m+n=8
6回跳ね返るときは、長方形を
 1×7に並べる ・・・xが整数にならないので削除
 2×6に並べる ・・・xとyが互いに素にならず削除
 3×5に並べる ・・・x=3に決定
 4×4に並べる ・・・xとyが互いに素にならず削除
上のような図を書くと、Bに落ちることがわかります。

No.6474 - 2009/06/27(Sat) 00:06:01

Re: 高校入試の問題です / rino
なるほど。よくわかりました。最小公倍数を使うのかな?とまでは思ったのですが、正方形にして考えれば確かにそうなるんですね。跳ね返る…が頭に残って柔軟な発想ができませんでした。ありがとうございました。
No.6484 - 2009/06/28(Sun) 13:28:33