【群数列】解き方のコツを紹介!中学受験算数の難しい問題に挑戦する

みみずく戦略室 数列

問題演習コーナー

【問題】あるきまりにしたがって、下のように分数を並べました。

\(\frac{1}{1}\)、\(\frac{1}{2}\)、\(\frac{2}{2}\)、\(\frac{1}{3}\)、\(\frac{2}{3}\)、\(\frac{3}{3}\)、\(\frac{1}{4}\)、\(\frac{2}{4}\)、\(\frac{3}{4}\)、\(\frac{4}{4}\)、\(\frac{1}{5}\)、…

これについて、次の問いに答えなさい。

(1) 1番目から数えて70番目の分数を求めなさい。

(2) 1番目から50番目までの分数の和を求めなさい。

分母によって次のようにグループ分けし、左から1組、2組、3組…としていきます。

\(\frac{1}{1}\) | \(\frac{1}{2}\)、\(\frac{2}{2}\) | \(\frac{1}{3}\)、\(\frac{2}{3}\)、\(\frac{3}{3}\) | \(\frac{1}{4}\)、\(\frac{2}{4}\)、\(\frac{3}{4}\)、\(\frac{4}{4}\) | \(\frac{1}{5}\)、…

各組に並んでいる分数の個数は、1組に1個、2組に2個、3組に3個、…です。n組に並んでいるn個の分数は、\(\frac{1}{n}\)、\(\frac{2}{n}\)、\(\frac{3}{n}\)、…、\(\frac{n}{n}\)です。

(1)の解答(1番目から数えて70番目の分数を求める)

70番目の数が何組にあるのかを求めます。

70番目の数がある組の前の組を□組とします。1組から□組までに並んでいる数の個数の和は(1+□)×□÷2です。この和が70に最も近い値になる□を求めます。

(1+□)×□÷2=70

(1+□)×□=70×2=140

1+□を□にして□×□=140を考える。

11×11=121、12×12=144なので□=11と見当をつける。

(1+11)×11÷2=66<70

計算結果から、1組から11組までに並んでいる数の個数の和は66個です。70番目の数は12組の4番目にあるので\(\underline{\frac{4}{12}}\)が答です。(約分して\(\frac{1}{3}\)にすると4番目の数になるので、約分してはいけません)

(2)の解答(1番目から50番目までの分数の和を求める)

50番目の数が何組にあるのかを求めます。

50番目の数がある組の前の組を□組とします。1組から□組までに並んでいる数の個数の和は(1+□)×□÷2です。この和が50に最も近い値になる□を求めます。

(1+□)×□÷2=50

(1+□)×□=50×2=100

1+□を□にして□×□=100を考える。

9×9=81、10×10=100なので□=9と見当をつける。

(1+9)×9÷2=45<50

計算結果から、1組から9組までに並んでいる数の個数の和は45個です。50番目の数は10組の5番目にあるので\(\frac{5}{10}\)です。

1組の数の和は1、2組の数の和は\(\frac{1}{2}\)+\(\frac{2}{2}\)=1\(\frac{1}{2}\)、3組の数の和は\(\frac{1}{3}\)+\(\frac{2}{3}\)+\(\frac{3}{3}\)=2、4組の数の和は\(\frac{1}{4}\)+\(\frac{2}{4}\)+\(\frac{3}{4}\)+\(\frac{4}{4}\)=2\(\frac{1}{2}\)、…なので、1組から9組までの数の和は次のような数列になります。

1、1\(\frac{1}{2}\)、2、2\(\frac{1}{2}\)、3、3\(\frac{1}{2}\)、4、4\(\frac{1}{2}\)、5

これらの和に\(\frac{1}{10}\)~\(\frac{5}{10}\)を足して、(1+2+3+4)×2+\(\frac{1}{2}\)×4+5+\(\frac{1}{10}\)+\(\frac{2}{10}\)+\(\frac{3}{10}\)+\(\frac{4}{10}\)+\(\frac{5}{10}\)=\(\underline{28\frac{1}{2}}\)が答です。

① 群数列とはどのような数列ですか。

(例)数列をあるきまりにしたがってグループ分けした数列です。

② 群数列の問題では何に注目しますか。

(例)各組に並んでいる数の個数と各組の最後の数に注目します。

③ 各組の最後の数を求める場合、どのようなことを考えますか。

(例)その数が数列全体で初めから何番目かを考えます。

トップ画像=Pixabay

コメント

  1. もろともにあわれとおもえヒフミヨは根より他に知る人もなし より:

     ≪…群数列…≫を、カタチで分けて公式を観るのをミッケ・・・

    1²+2²+3²+⋯+n²
           =(1/6)n(n+1)(2n+1) 

    [ 『HHNI眺望』とは、4つの視座から観ようとするコト。
    [H] ヒユーリスティック(heuristic)
     ヒューリスティック(heuristic、Heuristik)または発見的(手法) とは、必ずしも正しい答えを導けるとは限らないが、ある程度のレベルで正解に近い解を得ることができる方法である。
    [H] ホリスティック(holistic)
     ホリスティック(Holistic)とは、ギリシャ語のholosを語源とし、全体・関連・つながり・バランスなどと訳されています。 ホリスティック医学では、身体だけでなく、目に見えない心や霊性を含めた<Body – Mind – Spirit>のつながりや、「環境」まで含めた全体的な視点で健康を考えます。 (ホリスティック自然数)
    [N] ネスティング(nesting)
      【入れ子 / ネスティング】とは、あるものの中に、それと同じ形や種類の(一回り小さい)ものが入っている状態や構造のこと。
    [I] インターラクト(interact)
     「interact」は「相互に作用する」「交流する」「相互に影響し合う」という意味   ]

    この光景が、[ヒト]の誕生から、
     母の日に臍を観つめてヒフミヨに
    なり、
    自然数のあるところ(n)までの[2乗の和](▢さん)を、△さん(nにする)と円(〇)を創っている正六角形と正三角形(△さん)とを[掛け算]の[ 【入れ子 / ネスティング】  ]に観る。
    [自然数の2乗](n)を[△さん]とすると、次の[自然数の2乗]との和は、[凧形]( n(n+1) )に、この[凧形](2n)の2個に[凧形]の1個分の[光景](2n+1)に観える。
     この[風景]が、[円](〇)と[正三角形](△)の6個とのインタラクト( [ 「interact」は「相互に作用する」] )と観る。
     平方(2乗)で観る、数の言葉ヒフミヨ(1234)の自然数は、△さんの遍歴の姿が( n(n+1)(2n+1) )で、[円](〇)の一周という[1]の行為を[△]の[部分]の一周を[△]の6個で[全体]とすれば、[自然数のnまでの平方(2乗)の和]は、[全体]の[一周という行為]の[1/6]として[全体]を[部分]で[単位化](割るという行為)に観える。
     ヒフミヨの〇の眺めは△に
     割るコトは単位を創るヒフミヨに
     √6意味知ってると舌安泰

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