ゲームの感想日記、たまにIT・プログラミングの話
布団の中でふと問題を思いつきました。
一辺の長さが1の橙色の正方形があります。各辺の長さを1/3にして、角の凹凸が反対になるようにします。1回目では右図のように、全ての辺の長さが1/3で十字型になります。2回目だと全ての辺の長さが1/9に。さて、この操作を何度も繰り返すと、橙色の図形の面積はどうなるでしょう。
解答編は零の軌跡の感想後にでも。ひっぱるほどの難しさではないですけれど(汗)。
ちょっとエレガントかも?と感じたのを思いついたのでコメントさせて頂きます.<br><br>n 回目の状態での凸の数,凹の数をそれぞれ a_n, b_n とすると,凸の数は凹の数より必ず 4 つ多いので,<br>a_n - b_n = 4<br><br>n 回目の状態での橙色の部分の面積を c_n とする.n + 1 回目への変形操作において,凸部分にある正方形の面積が減少し,凹部分にある正方形の面積が増加する.その正方形の面積は {(1 / 3)^n}^2 = (1 / 9)^n なので,以下の漸化式が導かれる.<br>c_1 = 1<br>c_(n + 1) = c_n - (1 / 9)^n * a_n + (1 / 9)^n * b_n<br><br>変形すると,<br>c_(n + 1) = c_n - (1 / 9)^n * (b_n - a_n)<br>c_(n + 1) = c_n - (1 / 9)^n * 4<br><br>階差数列による一般化により,<br>c_n = 1 - Σ[k = 1, n - 1] (1 / 9)^n * 4 (n >= 2)<br><br>1 / 9 < 1 なので無限等比級数の計算より,<br>lim[n -> ∞] c_n = 1 - {4/9 / (1 - 1/9)} = 1 / 2<br><br>※a_n, b_n, c_n を一般化する必要は無い点がエレガントと感じた点ですw c_n は「一般化してない」と言っていいか怪しいかもですがw
投稿後ミス発見 orz<br><br>階差数列による… のくだりのΣにある (1 / 9)^n は (1 / 9)^k の間違いです orz
変形すると… の部分の b_n - a_n も a_n - b_n の間違いですね orz<br>どうしてこうなった ^q^
ちょっとエレガントかも?と感じたのを思いついたのでコメントさせて頂きます.<br><br>n 回目の状態での凸の数,凹の数をそれぞれ a_n, b_n とすると,凸の数は凹の数より必ず 4 つ多いので,<br>a_n - b_n = 4<br><br>n 回目の状態での橙色の部分の面積を c_n とする.n + 1 回目への変形操作において,凸部分にある正方形の面積が減少し,凹部分にある正方形の面積が増加する.その正方形の面積は {(1 / 3)^n}^2 = (1 / 9)^n なので,以下の漸化式が導かれる.<br>c_1 = 1<br>c_(n + 1) = c_n - (1 / 9)^n * a_n + (1 / 9)^n * b_n<br><br>変形すると,<br>c_(n + 1) = c_n - (1 / 9)^n * (b_n - a_n)<br>c_(n + 1) = c_n - (1 / 9)^n * 4<br><br>階差数列による一般化により,<br>c_n = 1 - Σ[k = 1, n - 1] (1 / 9)^n * 4 (n >= 2)<br><br>1 / 9 < 1 なので無限等比級数の計算より,<br>lim[n -> ∞] c_n = 1 - {4/9 / (1 - 1/9)} = 1 / 2<br><br>※a_n, b_n, c_n を一般化する必要は無い点がエレガントと感じた点ですw c_n は「一般化してない」と言っていいか怪しいかもですがw
投稿後ミス発見 orz<br><br>階差数列による… のくだりのΣにある (1 / 9)^n は (1 / 9)^k の間違いです orz
変形すると… の部分の b_n - a_n も a_n - b_n の間違いですね orz<br>どうしてこうなった ^q^