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

というわけで、こちらからは、5811だけが分数を必要とする組み合わせであることがわかる。

 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。