【数セミ】エレガントな解答をもとむ2【2016．11】 [無断転載禁止]©2ch.net

**１３２人目の素数さん** · 2016/10/17(月) 20:05:12.65

過去スレ：
【数セミ】エレガントな解答をもとむ【2011．2】
http://rio2016.2ch.net/test/read.cgi/math/1295154182/

**とあるエレ解常連** · 2018/04/14(土) 12:05:31.93

2018年4月号の講評です。
今月は良質で軽めの問題が1問、エレガントな難問が1問です。

■出題1：レベル4～5 （常連正解率90％）

生ける伝説一松先生の出題。
変数を正としてf(a,b,c;t)≡(a^2+b^2+c^2)-t(ab+bc+ca)+9(t-1)abc/(a+b+c)が
すべてのa,b,cに対して≧0、あるいは≦0となるtの範囲を考えさせる問題。
≦0のときはa,b,cが三角形成立条件を満たすように動く。

一見して数オリの練習問題のようですが実際にそんな感じです。
必要性と十分性をきちんと押さえて議論する必要があり基礎力が問われます。
大学入学を控えた18歳がエレ解の世界へ足を踏み入れる導入問題として
4月号に似つかわしい優れた問題と言えるでしょう。

■出題2：レベル8～？（常連正解率15％～？）

単調非減少な関数f:{1,2,3,...,m}→{1,2,3,...,n}の総数を求める岡本先生の問題。
小問(1)は上記のとおり。(2)は任意のiでf1(i)≦f2(i)を満たす組の総数を求める。
(3)はf1(i)≦f2(i)≦f3(i)を満たす3つ組の総数を求める。

シンプルで難しく、しかし美しい組み合わせ論の問題です。
組み合わせ論はエレガントな問題の宝庫ですね。
私は苦手としているのであんまり出さないでほしいのですがｗ
高校生以下でもチャレンジできますので題材としてはうってつけでしょう。
組み合わせ論はアイデア一発でエレガントな解答が書けることが多いです。
逆にアイデアが浮かばなければ路頭に迷いまくるという困った性質を持ちます。

(1)は重複組み合わせを考えれば終わりなので簡単です。
問題は(2)です。あるf1に対してf2が何通りあるか(*)は論文が出ています。
しかし(f1,f2)の組み合わせの総数については参考文献が見当たりません。
(*)より簡単なのだろうと思いますがエレ解レベルの数学ファンには難しいです。
なんてあたかも私がエレ解ファンの代表かのように語ってますが、
組み合わせ論は『こう解けば簡単じゃん、バカなの？』というコメントで
落ち込まされることが経験上多いので怖いですｗ

**１３２人目の素数さん** · 2018/04/15(日) 12:12:42.08

2018年4月号

■出題１

〔シューア不等式〕の拡張版
　p,q,r≧0 かつ (a,b,c) と (p,q,r) が同順または逆順のとき
　F(a,b,c) = p(a-b)(a-c) + q(b-c)(b-a) + r(c-a)(c-b) ≧ 0
をまづ示しましょう。
　bとqがそれぞれ中間にあるとして、p-q+r≧0, (a-b)(b-c)≧0,
　F(a,b,c) = p(a-b)^2 + (p-q+r)(a-b)(b-c) + r(b-c)^2 ≧ 0,

(1)
　(a+b+c) f(a,b,c；2) = a(a-b)(a-c) + b(b-c)(b-a) + c(c-a)(c-b) ≧ 0,
　t≦2　⇒　f(a,b,c；t) ≧ 0,
　t>2 に対して f(a,b,c；t) < 0 となるような (a,b,c) の例を探す。

(2)
(a,b,c)∈△ のとき
　(a+b+c) f(a,b,c；3) = -(b+c-a)(a-b)(a-c) -(c+a-b)(b-c)(b-a) -(a+b-c)(c-a)(c-b) ≦ 0,
　t≧3　⇒　f(a,b,c；t) ≦ 0,
　0<t<3 に対して f(a,b,c；t) >0 となるような (a,b,c)∈△ の例を探す。

(3)
　t_3 = (t_1 + t_2)/2 = 5/2,
　(a+b+c) f(a,b,c；5/2) = (2a-b-c)(2b-c-a)(2c-a-b)/2 = 0,
　∴ (a,b,c) は等間隔に並ぶ。
　これは (a,b,c) = (1,3,5) のような、△をなさない例も含む。