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2026-10-19 漫画の数学・まれに見る良問 「飛び石和」再訪
なんらかの形で漫画に数学が登場することは、意外と多い。特に、少女漫画・少年漫画の主人公の多くは学生。必然的に「学校の授業・宿題・試験」などのシーンが含まれる。のび太は、しばしば勉強で困っている――ドラえもんの「アンキパン」で「事前に全部の計算結果を暗記すればいい」という暴挙に出る!
このような場面でチラッと描かれる「数学の問題」の具体的内容は、本編とは大きく関わりの無い物語である!
ところが、この種のどうでもいい埋め草の「問題」が、自分にとっては鬼門。せっかくストーリーに没入できていたのに、往々にして興ざめ。現実に引き戻されてしまう。
例えば「この子は、ものすごい天才少女!」みたいなキャラ紹介として、「こんな超難問をスラスラ解ける!」という描写が時々ある。が、その「難問」が平凡な計算問題だったら、つじつまが合わない。かといって、その「難問」が相対性理論だったら、過ぎたるはなお及ばざるがごとし。漫画・アニメでは、しばしば「平方根」程度が「難問」と設定されたり、逆に「天才といえばアインシュタイン」みたいな安直な設定が使われたりして、つぼを突いた「説得力のある描写」ができていないっ!
納得がいかないっ!!
(こういう点において、「数論愛好家」の読者は面倒くさい。)
そんな中、「これは良問!」と感心したケースがある。
ストーリー展開としては、学校をサボりまくっていたちょっと不良っぽいようなキャラが、なんかのきっかけで、医学部受験を目指して猛勉強を始める――みたいな流れ。絶妙なのは、変身ぶりの描写として、このキャラが解いてみせる問題(下記)。「高校生にとっての難問」としてリアリティーがある。しかも 1 ~ 2 桁程度の引き算・足し算だけで答えが見えるので、「急に真面目になった元不良」が頑張ってこれを解いても不自然ではない。
問題 n は 1 以上の整数です。 a1 = b1 = 1, an+1 = an − bn, bn+1 = an + bn だとすると an = 2100 を満たす n は何でしょう?
↑ 続きを読む前に挑戦してみよう!
以下、この問題の解を 4 通り記す。「その0」は小学生バージョン。「その1」は中学生バージョン、「その2」は高校生バージョン、「その3」はクレイジー・バージョン。検討中、思いがけず、有名定理(四つごとの二項係数の和)の素晴らしい新証明を得た――それについても紹介したい。
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2026-09-16 ありきたりの問題とその応用 52! = 8065不可思議…
10! = 1 × 2 × 3 × ··· × 10 = 3628800
この整数(3628800)の末尾には 0 が 2 個ある。では整数 100! の末尾には 0 が何個あるか。 200! ならどうか。
これ自体は、ありきたりの問題「N! は素因子 p を何個持つか」の一種であり、簡単な割り算と足し算によってあっさり解決する。同様の発想をスターリング数の研究に応用できる。
ありきたりの部分の具体例。トランプの52種(13 × 4枚)のカードの積み重ね方(デッキ)には、何種類のパターンがあるか?
一番下のカードには、52種の選択肢がある。下から2枚目のカードには、51種の選択肢がある(残りの51枚から選ぶから)。同様に、下から3枚目・4枚目··· のカードには50種類・49種類···の選択肢があって、一番上のカードには、1種類の選択肢しかない。だから:
52! = 52 × 51 × 50 × 49 × ··· × 1 =
8065不可思議 8175
6403澗 7669溝 7528穣 9505𥝱 4408垓 8327京 7824兆 0000億 0000万 0000
[参考リンク: 大きな数詞]
このように実際に掛け算してみて、結果の末尾の 0 の個数を数える――というのは、原理的には最も素直な解法。しかし「実際に掛け算してみる」という方法は、単に「面倒」というだけでなく、一般には「物理的に不可能」。というのも N が大きくなるにつれて整数 N! は急激に増大する。例えば W = 10100 自体は「1 の後ろに 0 が 100 個付いた、たった 101 桁の数」だが、整数 W! は、桁数が長過ぎて、たとえ全宇宙の全原子を総動員してひも状に並べ、一つ一つの原子に一桁ずつ数を刻んだとしても、数値を書き終わる前に書く場所が足りなくなってしまう†。つまり整数 W! は宇宙に入り切らないくらいでかく(桁数が長く)、①その数を実際に書く → ②末尾の 0 の個数を数える、という方針では、①の部分が実行不可能。
さりながら、問題は N! の数値そのものではなく、その数値の「末尾の 0 の個数」。 10 の倍数なら末尾に 0 があり、 102 = 100 の倍数なら末尾に 00 があり、 103 = 1000 の倍数なら末尾に 000 があり、等々。そして末尾が 0 の数を 1 回 10 で割るごとに、末尾の 0 が一つ減ることは明らかだから、「N! を実際に計算」する必要はなく、単に「N! は 10 で何回割り切れるか?」を考えれば十分。それは易しい。すなわち…
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2026-08-03 ウォルステンホームの第2命題・再訪 ちょっと目からうろこ
ウォルステンホームの定理といえば、 n が 5 以上の素数のとき
1/1 + 1/2 + 1/3 + ··· + 1/(n − 1)
の分子は n2 で割り切れる、という命題を指すことが多い。有名な美しい定理ではあるが、本来これは3部構成の命題の一つ目。第2命題は、同じ条件において、
1/12 + 1/22 + 1/32 + ··· + 1/(n − 1)2
の分子が n で割り切れる、というもの。標準的なアプローチでは、第1命題の証明のとき、とある整数 A, B がどちらも n の倍数であることが示される。「だったら A2 − 2BC も n の倍数だよね」(n の倍数と n の倍数の差なのだから)、というロジックで、第1命題のついでのように、第2命題は証明される。最後の第3命題は、第1命題ほどではないにせよ、それなりに有名(こっちも「ウォルステンホームの定理」と呼ばれる)。3部構成のうち、真ん中の第2命題だけは「おまけ」扱いというか、軽視されている。
理由は「第1命題が証明されると、連動的に証明されてしまい、パズル的な面白さが低い」ということかもしれないし、「第1命題の分母に《2乗》が付いただけで、二番煎じの類似品。 n2 で割り切れるという第1命題と比べ、単に n で割り切れるというだけでは地味」ということかもしれない。
ところが、この不人気の第2命題に、一般には知られていない「意外な事実」が隠されていた! 第2命題は、次の定理と同値なのだが………
定理 q が 5 以上の素数のとき、 q − 1 個の平方数 12, 22, ···, (q − 1)2 の「q − 2 個ずつの積」の和は、 q の倍数。
………この定理、実は q が素数でなくても、奇数の合成数であっても、成立する! ウォルステンホームの定理では、「n が 5 以上の素数なら」という枕詞がお約束。でも、第2命題に関しては、もし仮に分数の足し算結果を約分しないのであれば、「n が 5 以上の素数なら」というお約束をぶち破って門戸を広げ、「n が 5 以上の奇数ならオッケー。素数でない子も一緒に遊ぼっ。 9, 15, 21, ··· みんな、おいでよ☆」とできる!
なんて心温まる話(?)でしょう。っつーか、第2命題がいかに「おまけ扱い」され、深く研究されずに適当にあしらわれてきたかを如実に物語るエピソード、といえるかもしれない。
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「チラ裏」は、きちんとまとまった記事ではなく、断片的なメモです…
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2026年2月28日 おばあちゃんが教えてくれた公式
2026年2月7日 ガウス和の符号の決定〔Hua 版〕
2025年12月9日 ガウス和の符号
2025年9月26日 フェルマーの最終定理 n = 7 の場合
2025年5月31日 四次元サイコロ「目」は幾つまで?
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2025年4月6日 1 + 1/22 + 1/32 + … = π2/6 の別証明 ☆総和記号不使用☆
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フォン・シュタウト゠クラウセンの定理
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2024年6月11日
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2024年4月11日 正17角形は作図可能? 複素数を使わない気軽な散策
2024年1月12日 十六元数の零因子 君は 0 を割ることができるか?
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2024年1月17日 Moufang 恒等式の同値性 初等的証明
これも(ネットでは)世界初かも。教科書的には autotopism を使うのだが、そんなややこしい概念は必要ない。
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〘→ 最近のメモは「遊びの数論」に〙
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![2016 = (28+28+28)×[28−(28+28+28+28)/28]](/image/2016/2016-28.png)
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