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格子点ならぬ「格子辺」という言葉を定義し、直線や曲線との交点の個数を考察させる問題です。
地道に手を動かしながら要領を掴んでいくタイプの問題であり、記憶や経験に頼る類の問題ではないでしょう。
そういった意味で、実戦的な演習寄りの目的意識で活用してほしい問題です。
(以下ネタバレ注意)
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小さい数で実験してみる
\((630 \ , \ 5400)\) は数が大きいので、もっと小さい数で要領を掴んでみたいと思います。
例えば \((4 \ , \ 6)\) ぐらいで実験してみます。
\(x\) 軸に平行な格子辺との交点について
というように、なにも考慮しなければ、6本の水平線とぶつかるわけです。
このうち、ちょうど格子点を通る回数(この実験の場合2回)を除くことになりますから
\(6-2=4\)【回】
格子辺とぶつかることになります。
\(y\) 軸に平行な格子辺との交点について
同様に考えれば、全部で4本ある鉛直線のうち、ちょうど格子点を通る回数(2回)を除いて
\(4-2=2\) 【回】
格子辺とぶつかることになります。
先ほどの \(4\) 回と併せると、\(4+2=6\) 【回】格子辺と交わることになります。
数が大きくなっても
\((630 \ , \ 5400)\) と数が大きくなったとしても、要領は同じです。
水平線は \(5400\) 本あり、鉛直線は \(630\) 本あります。
このうち、格子点を通る回数が \(m\) 回であった場合、
- 水平な格子辺とぶつかる回数は \(5400-m\) 回
- 鉛直な格子辺とぶつかる回数は \(630-m\) 回
ということになりますから、合計
\(6030-2m\) 回
格子辺とぶつかることになるわけです。
したがって、実質的には
何個の格子 "点" を通るのか
という問題に帰着することになります。
この大枠の考え方や要領は、(1) で考える直線だろうが、(2) で考える曲線だろうが同じです。
格子点の基本について
本問とは別の味ですが、そもそもの基本である「格子点の数え上げ」については
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参考格子点の個数についての基本【2014年度 中央大学ほか】
例題はこちら(画像をクリックするとPDFファイルで開きます。) \(x\) 座標と \(y\) 座標がともに整数であるような点を「格子点」と言います。 領域が与えられて、その領域内の格子点の個数を数え ...
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