看板の方向と距離は?(筑波大学附属駒場中学 2019年)
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0から2048までの数がひとつずつ書かれた、2049本の看板があります。
これらの看板 [0]、 [1]、[2] ・・・・[2048] を、
この順で、東西にまっすぐのびる長さ1kmの道路に、
1本ずつ立てる工事を行います。
まず、西の端に [0]、東の端に [1] の看板を立てます。
続いて、次のように工事1、工事2、工事3、・・・・工事11を行います。
工事1: [0] と [1] の看板のちょうど中間地点に、[2] の看板を立てます。
工事2:工事1までで立てた看板のちょうど中間地点に、
西から順に [3]、[4] の看板を立てます。
工事3:工事2までで立てた看板のちょうど中間地点に、
西から順に [5]、.[6]、[7]、[8] の看板を立てます。
同じように、前の工事までで立てた看板のちょうど中間地点すべてに、
西から順に新しい看板を立てる工事を続け、
工事11で [2048] の看板まで立てました。
このとき、[O]の看板と [2]の看板の間の距離は 1/2km、
[O]の看板と [3] の看板の間の距離は1/4kmです。
(1)[0] の看板と [31] の看板の間の距離は何kmですか。
(2)[31] の看板から東西どちらに何km進めば、
[2019] の看板に着きますか。方角と進んだ距離を答えなさい。
(3)この道路を[0]の看板から東へ進みながら、
看板の個数を数えていきます。
ちょうど、2019個目の看板にかかれた数は何ですか。
ただし、[0]の看板を1個目と数えます。
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解法例
(1)
工事2で、2×2+1=5本
工事3で、2×2×2+1=9本
工事4で、2×2×2×2+1=17本
工事5で、2×2×2×2×2+1=33本
の看板が立つので、
このとき、[31]の看板は東から4本目で、
[0]からの距離は、(32-3)/32=29/32km
(2)
工事5までで、[31]の東側には3本の看板が立っています。
工事6→3×2=6本
工事7→6×2=12本
工事8→12×2=24本
工事9→24×2=48本
工事10→48×2=96本
工事11→96×2=192本
[2019]の看板は、東から数えて、
(2048-2019)×2+1=59本目
[31]から192-59=133の距離があるので、
[31]から東に133/2048km
(3)
[2019]は東から数えて、
2049-2019+1=31番目です。
[2019]の東側には30本の看板が立っています。
看板は工事ごとに2倍-1本ずつ増えるので、
工事6から考えると、
2×2×2×2×2=32より
[64]から東側を調べると、
工事6
64 1
工事7
64 128 1
工事8
64 255 128 256 1
工事9
64 509 255 510 128 511 256 512 1
工事10
64〇509〇255〇510〇128〇511〇256〇512〇1
一番右の〇=1024
工事11
64×〇×509×〇×255×〇×510×〇×128×〇×511×〇×256×〇×512×〇×1
一番右の×=2048
右から31番目は64の次の〇になるので、
1024-7=1017
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