じぶん更新日記・隠居の日々
1997年5月6日開設
Copyright(C)長谷川芳典



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 11月3日、半田山植物園で入園無料の『半田山 秋の花まつり』が行われた。
 写真は、学芸員さんがこの日のために特別に作った『はなだより+木の実とその他のおたより』。園内では、バラ、コスモス、マリーゴールドなどの園芸植物が見頃となっているが、そのいっぽうでショウキズイセンは終わりかけ、紅葉はまだ始まったばかり、ということで、やや見どころが少ない時期になっていた。花だよりに掲載されなかった植物としては、湿性園のミカエリソウ、また規模は小さいが朝ドラ『らんまん』の名残のスエコザサなどがある。


2023年11月4日(土)




【小さな話題】『コーヒー・ミルク入れ替えクイズ』の拡張

 数日前、ネット検索中に偶然、以下のようなクイズに遭遇した。
論理クイズです。
コップAにはミルクが、コップBにはコーヒーが入っている。AのコップからスプーンですくってミルクをBのコップに移し、次にBのコップからさっきと同じだけすくってAに戻す。
この時、Aに入っているコーヒーの量とBに入っているミルクの量はどっちが大きくなるか
と言う問題で、答えは「どちらも同じ」でした。

どう計算しても、同じにならないんですけど、正しい計算方法を教えてください。
(2022.8.19)

 寄せられたベストアンサーは、ミルクやコーヒーの量を100cc、移す量を20ccであるとした上で濃度を計算し、最終的に「どちらも同じ」であることを例示したものであったが、そもそも例示ではあらゆる場合について証明したことにはならないし、いや、このクイズはもっと簡単に解けたはずだという考えが浮かんできた。その後、寝る前になって、このクイズは、

コップAから失われたミルクの量と、補填されたコーヒーの量は同じなので、コップAに入っているミルクの量とコップBに入っているコーヒーの量は等しい(もしくは、コップAに入っているコーヒーの量とコップBに入っているミルクの量は等しい)。

というように簡単に解決できることを思い出した【過去に聞いたことのある解法を思い出したのか、それともその場で新たに閃いたのか、いずれであるのかは定かではないが、確か、以前にも聞いたことのあるような記憶があるので、たぶん前者】。
 要するに、
  1. 最初にコップAのミルクからコップBのコーヒーにχccのミルクが移される。それにより、コップAのミルクはχccだけ失われる。
  2. 次にコップBからコップAにχccが戻される。その際、χccの液体は濃度はどうあれミルク100%ではない。よってコップAが元の量に戻った時は、一定量はミルク以外の液体が含まれている。しかしこの操作では外部との出入りはないので、χccの液体のうちミルクでない部分はコーヒーである。
  3. ということは、コップAの量を元に戻すために補填されたコーヒーの量は、コップBで失われたコーヒーの量に等しい。
  4. よって、コップAに残っていたミルクの量と、コップBに残っていたコーヒーの量は等しくなる。同時に、コップAに移されたコーヒーの量と、コップBに移されたミルクの量も等しい。

 以上の等量関係は、濃度に関係がないので、コップAからどれだけの量を移すか、あるいは移したあとでどれだけよく混ぜるのか、には依存せずに成り立つ。




 次に、このクイズの拡張を考えてみた。

 まず思いつくのが、

2つの袋AとBがある。袋Aには赤玉が100個、袋Bには白玉100個が入っている。袋Aからn個の赤玉を取り出して袋Bに入れてよく混ぜる。その後、袋Bからランダムにn個を取り出して袋Aに戻す。この時、袋Aに入っている赤玉と、袋Bに入っている白玉の数はどちらが多いか?

というクイズである。この場合も、袋Aから失われた赤玉の個数は、同じ個数の白玉で補填されるので、等量関係が成り立つ。こちらのクイズのほうが、濃度のような余計なところに注意が向かないぶん、やさしいかもしれない。というか、どこかで見かけた気がする。




 さらに、袋を3つに拡張してみた。

3つの袋AとBとCがある。袋Aには赤玉が100個、袋Bには白玉100個、袋Cには青玉100個が入っている。袋Aからn個の赤玉を取り出して袋Bに入れてよく混ぜる。さらに袋Bからm個の玉を取り出して袋Cに入れてよく混ぜる。次に、袋Cからランダムにm個を取り出して袋Bに戻す。最後に袋Bからランダムにn個を取り出して袋Aに戻す。

 この場合、袋Aの赤玉の個数と袋Bの白玉の個数は同じになるとは限らない。何か面白いクイズが創れそうな気もしたが、スッキリしない。それでは、

2つの袋AとBがある。袋Aには赤玉が100個、袋Bには白玉50個と青玉50個が入っている。袋Aからn個の赤玉を取り出して袋Bに入れてよく混ぜる。最後に袋Bからランダムにn個を取り出して袋Aに戻す。この時、袋Aに入っている赤玉の個数と、袋Bに入っている白玉と青玉の合計個数とどちらが多いか?

というように書き換えたらどうかとも思ったが、青玉を全部白に塗り替えてしまえば元のクイズと同じになってしまうため簡単に見破られてしまうだろう。

 このほか、コップAとコップBの当初の量を変えてしまうという拡張も考えられるが、例えばコップAに100ccのミルク、コップBに200ccのコーヒーが入っている場合は、そもそも等量ではないので、面白味のあるクイズは作れそうにもない。