3を3つで1から10の答え

昨日紹介したパズルの答えです。 問題は以下。
「 3 を 3 つ使って 1 から 10 までを作れ。 高校までに習った数学の記法なら何でも使ってよい」

答えの前に

どうやら最近同じ問題を mind_extream さんが出題していたようです。 またこの問題の関連記事も紹介されています。 特に「4 を 4 つ使って 1 から 1000 までを作る」という記事には参りました。

答え

というわけで答えです。 以下はほんの一例です。

  • 1 = 3(3 - 3)
  • 2 = 3 - 3 ÷ 3
  • 3 = 3 × 3 ÷ 3
  • 4 = 3 + 3 ÷ 3
  • 5 = 3! - 3 ÷ 3
  • 6 = 3 × 3 - 3
  • 7 = 3! + 3 ÷ 3
  • 8 = 3! + 3! ÷ 3
  • 9 = 3 + 3 + 3
  • 10 = 3.\dot{3}\,\times\,3

階乗を使うのが分かれば 1 から 9 まではすぐできます。 問題は 10 で循環小数用の記号を使って、
3.\dot{3} × 3 = 3.333... × 3 = 9.999... = 10
とするところがミソです。
数学の先生はこの 9.999... = 10 という話の導入としてこの問題を出したようです。

10 の別解

3 を 3 つ使って 10 を作る場合の別解をいくつか思いついたので書いておきます。

ガウス記号を使う

[x] をガウス記号*1とすると、
10 = 3 \times 3 + \left[\sqrt{3}\right]
となります。 ガウス記号はたしか高校までに習ったはず。

ガウス記号と2項係数を使う

ガウス記号が使えるなら2項係数を使って、
10 = \left(\begin{array} \left[\sqrt{3^3}\right] \\ 3 \end{array}\right)
という風に書くこともできます。 高校では2項係数は aCb という形で出ていますね。

総和を使う

総和 Σn = 1 + 2 + ... + (n - 1) + n を使えば、
10 = Σ(3 + 3 ÷ 3)
となりますが、たぶん高校ではΣをこういう風には使わなかったはず。

集合を使う

もはや高校の話ではないのですが、集合 A の濃度*2を |A| と表すと
10\,=\,\left|\left[-3,\,3 + 3\right]\cap \mathbb{Z}\right|
となります。 つまり、 -3 から 6 までの整数の個数です。

*1:すなわち[x]はxを超えない最大の整数

*2:有限集合の場合は単にその要素の個数