答え:8×(3−7÷4)=10
(解説)この問題の難しさは分数を使わないとできないことです。他にも分数を使わないとできない数字の組が3組だけあります。1,1,9,9と1,3,3,7と1,1,5,8です。
4つの数を使って10を作る問題のなかで、分数を使わないとできない問題を作るとすると、答えは(タイプ1)(A+B/X)×Y=10
または(タイプ2)Y÷(A+B/X)=10という形になるしかない(ただしB/Xは整数でない、かつBは負でもよい)。
まずタイプ1から検討する。書き換えると、(AX+B)×(Y/X)=10
ここで、BYはXで割り切れ、BはXで割り切れてはならない(割り切れると、分数が出てこない)ので、YとXは2より大きい共通因数をもつ。Yの値によって分類しよう。
Y=1,2,5はありえない。何故なら、Y=2とすると、A-B/X=5となってB/Xが整数になってしまう。1,5も同様。
Y=3のとき、
X=3ならば、3A+B=10だから、(A,B)=(1,7),(2,4),(3,1)Bがマイナスなら、(4,2),(5,5)(6,8)
X=9ならば、3A+B=30だから、(A,B)=(8,6),(9,3)。((7,9)はB/Xが整数になる)
Y=4のとき、
X=2ならば、2A+B=5,(A,B)=(1,3),(2,1),,(3、1)、(4,3),(5,5),(6,7),(7,9)
X=4ならば4A+B=10だから(A,B)=(1,6),(2,2),(3,2)(4.6)
X=6ならば,(6A+B)×4=60より6A+B=15である。(A,B)=(2,3),(3,3),(4,9)
X=8ならば、8X+B=20。(A,B)=(2,4),(3,4)
Y=6のとき、
X=2だと、(2A+B)×3=10となって、ありえない。
X=3のとき、3A+B=5。よって、(A,B)=(1,2),(2,1),(3,4),(4,7)
X=4のとき、(4A+B)×6=40でありえない。
X=6のとき、6A+B=10。(A,B)=(1,4),(2,2),(3,8)
X=8のとき、2,4と同様でありえない。
X=9のとき、(9A+B)×6=90 より9A+B=15、よって(A,B)=(1,6),(2,3)
Y=7のとき、
X=7しかない。7A+B=10より、(A,B)=(1,3),(2,4)
Y=8のとき
X=2だと、(2A+B)×4=10となってありえない。
X=4のとき、4A+B=5だから、(A,B)=(1,1),(2,3),(3,7)。この最後のケースが最初の問題である。
X=6のとき、(6A+B)×8=60で不可。
X=8のとき、8A+B=10 より、(A,B)=(1,2),(2,6)
Y=9のとき
X=3は、(3A+B)×3=10となって、ありえない。
X=9のとき、9A+B=10から、(A,B)=(1,1),(2,8)
このように42個の組が得られる。もちろん、このなかには、分数や少数を使わないで、10を作れる組が含まれている。他の方法で、10が作れないかを吟味してみよう。
Y,X,A,B | Y,X,A,B | ||
3317 3324 3331 3342 3355 3368 3986 3993 4213 4221 4231 4243 4255 4267 4279 4416 4422 4432 4446 4623 4633 |
? 2×(4+3÷3) 3+3+3+1 2×(4+3÷3) 5+5×(3÷3) (8-3)×6÷3 3+6+9-8 3×3+9÷9 4+2+1+3 4×2+2×1 4+2+1+3 4×3−4+2 2×5×(5−4) 4×6−2×7 9+4×2−7 (4+1)×(6−2) 4×2+4−2 4×3+2−4 4+6+4−4 4+6×(3−2) 4+6+3−3 |
4649 4824 4834 6312 6321 6334 6347 6614 6622 6638 6916 6923 7713 7724 8411 8423 8437 8812 8826 9911 9928 |
(6−4)×(9−4) 4+8+2−4 8+3−4÷4 6+3−1+2 6+3−1+2 6+3−3+4 4×7−6×3 (6−1)×(6−4) (6+2)×2−6 8+3−6÷6 6+9+1−6 6+9−2−3 7+7−1−3 2×(4+7÷7) 8+4−1−1 8+2×(4−3) ? (8+1)×2−1 8+6−8÷2 ? 9−9+2+8 |
というわけで、分数を使わないと、10が作れない組は、1337、3478、1199の3組であることがわかる。そのなかで、全部数字が異なるのは、問題にあった3478しかないこともわかる。
次にタイプ2の式を見る。Y÷(A-B/X)=10を変型するとXY=10(AX-B)となるので、XかYは5の倍数で、XYは10の倍数である。X=5から検討しよう。
Y=2の時,5A-B=1より、(A,B)=(1,4),(2,9)
Y=4のとき5A-B=2より、(A,B)=(1,3),(2,8)
Y=6のとき5A-B=3より、(A,B)=(1,2),(2,7)
Y=8のとき5A-B=4より、(A,B)=(1,1),(2,6)
次にY=5のとき
X=2の時,2A-B=1より、(A,B)=(1,1),(2,3)(3,5)(4,7)(5,9)
X=4の時,4A-B=2より、(A,B)=(1,2),(2,6)
X=6の時,6A-B=3より、(A,B)=(1,3)(2,9)
X=8の時,8A-B=4より、(A,B)=(1,4)
となって、18組ある。同じように他の方法で10が作れないか見ると
Y,X,A,B | Y,X,A,B | ||
5214 5229 5413 5428 5612 5627 5811 5826 2511 2523 |
5+2+4-1 5+9-2-2 5×4÷(3-1) 5×(8-4-2) 5+6+1-2 (7-6)×5×2 ? 5×8÷(6-2) 2×5×1×1 2×5×(3ー2) |
2535 2547 2559 4512 4526 6513 6529 8514 |
(5+5)×(3−2) 5+7+2−4 (9−5−2)×5 4+5−1+2 (6+4−5)×2 (6+3−1)×5 5+2+9−6 5×8×1÷4 |
なお、私は友人から聞くまでこの問題を知りませんでしたが、古くからある有名問題であることをあとで知りました。パズルの世界4を最初に書いた時は、タイプ1の式しか気がつかなかったのですが、のちに石野さんや植松さんに1158の存在を教えていただいて、タイプ2の式の分析をつけ加えました。この場を借りてお二方には改めて感謝いたします。ありがとうございました。