『駒の巡回閉路』解答


◆千葉県の高校生 Playcity さんからの解答。

まだ全部はできていませんが、A・B・E・Fは不可能です。

・Aについて
Aの駒が左上隅のマスに行くためには、そのすぐ右のマスから来るしかない。
また、左上隅にいるときは、そのすぐ右のマスへしか動けない。
これでは、左上隅を通る直前と直後にそのすぐ右のマスを通らざるを得ず、巡回閉路は不可。

・Bについて
Bの駒が一番下の列のマスに行くには、そのすぐ上のマスから来るしかなく、 また、逆に下から2番目の列にいるときは、下に動くしかない。
(行けなくなってしまうから)

なので、1番下のあるマスにいるとき、その真上は直前に通ったはずだから、次は右上(左上)しか進めないが、どちらに行っても、下から2番目の列に 来てしまうため、また下に行かざるを得ない。
(既に下を通った場合は、既にその上のマスも通ったはず)

さらに次はその右上(左上)しかいけず、再び下へ行くしかない・・・・・

これを繰り返すと、いずれは右下隅(左下隅)で詰まるしかなく、巡回閉路は不可。

・EとFについて

□■□■□■□
■□■□■□■
□■□■□■□
■□■□■□■
□■□■□■□
■□■□■□■
□■□■□■□
7×7のマスを上のように色分けする。
すると、Eの駒は、移動の際、白→黒、もしくは黒→白という動きはできず、今いるマスの色と異なる色のマスには行けない。 よって巡回閉路は不可。

また、Fの駒は、今度は白→黒、もしくは黒→白という動きしか出来ない。

よって、白のマスは1個多いから、
白→黒→白→黒→白→・・・・・・・・→黒→白と49個のマスを1週すると、起点と終点の色は一致してしまう。

これでは、起点と終点を一手でつなぐことはできず、巡回閉路は不可。

C,D,Gについては分かりませんが、不可能なのでしょうか・・・・


◆出題者のコメント。

Playcityさん、解答ありがとうございます。
どの証明も実に鮮やかだと思います。
おっしゃる通り、A,B,E,Fのいずれの駒にも巡回閉路は存在しません。

Bの証明の(行けなくなってしまうから)は、(このとき行っておかないと、永遠に行けなくなってしまうから) にすれば、もっと分かり易かったですね。

正月でもあるので、以下は出血大サービス(ヒント)です。

残りはC,D,Gの駒ですが、Playcityさんの予想通り、やはり巡回閉路は存在しません。
すると、進めないマスが連続して3つ並ぶ駒は明らかに巡回閉路は存在しませんから、ある周囲4マスにだけ進める駒の内で7×7のマス目に巡回閉路が存在する駒は、 面白いことにH(『亀の運動 Part2』の亀)のような駒だけだったことになります。

A,B,E,Fの駒のときのような、鮮やかな証明を期待しています。


◆千葉県の高校生 Playcity さんからの解答。

Cは判明しました。
まず、便宜上マスに以下のように符号をつける。

7654321
□□□□□□□一
□□□□□□□二
□□□□□□□三
□□□□□■□四
□□□□□□□五
□□□□□□□六
□□□□□□□七
これ以降はマスを縦の算用数字と横の漢数字で示します。
例として、■のマスは「2四」と示します。

・Cについて
Cの駒が1七に行くには、1六から来るしかない。
この次は、2六へ行かざるを得ない。
ところで、2六に来たとき、次に2七以外へ行ってしまうと、2七に来ることは二度とできない。
(1六は既に通った)

よって、2六へ来たときは、真下の2七へ行かざるを得ない。
すると、今度は3六へ行くしかなく、すると再び3七に対しても同様の理論が成り立ち、真下へ行くしかない。
これを繰り返すと、やはり7七で詰まってしまい、巡回閉路は不可。


◆千葉県の高校生 Playcity さんからの解答。

まず始めに、以下のことについて示しておく。

「左上か右下への利きを『A』、左下か右上への利きを『B』とすると、AとBの両方を持たないものは、自分が既に通った道により2つの領域に  分断された場合、通ったマスを踏まずに一方の領域からもう一方の領域に行くことは出来ない(=横切れない)」
・・・・・「分断の定理」とでもしておく

縦や横の動きのみで区切られた道は、絶対に横切れないので、自分が既に通ったマスを横切るとしたら、斜めに通ったところを斜めに交差するしかない。
交差するときは、当然Aの利きとBの利きを両方持つことが必要である。
片方の利きのみでは、平行に動くしかなく、横切れないのである。
これで分断の定理は証明された。

・Dについて
Dの駒は、6二→7一、1七→2六、2一→1一→1ニ、7六→7七→6七の動きは必須となる。

ところで、2六にいるとき、次に必ず6二か2一か7六のいずれかに行くはずである。

(1)6二に行くとき
当然7七と1一は通らないから、Cが通った駒により、7七を含む領域、1一を含む領域に分断されるはずである。
この後、必ず7一にいるから、いずれかの領域に進まざるを得ない。
このとき、先程の分断の定理により、一方へ行くと、もう一方の領域には行けず、巡回閉路は不可。

(2)7六に行くとき
やはりまだ7七と1一には行ってないはずなので、(1)と同様に7七を含む領域、1一を含む領域に分断されるはずである。
するとやはり、(1)と同様に分断の定理が適用され、巡回閉路は不可。

(3)2一に行くとき
(2)と同様に不可。

(1)〜(3)より、巡回閉路は不可。

今回は非常にあいまいで、証明も厳密ではない(特に分断の定理など・・・)かも知れません・・・・・・


◆出題者のコメント。

Playcityさん、解答ありがとうございます。

駒Cの証明も、駒Bと同様に実に鮮やかだと思います。
駒Dの証明ですが、「分断の定理」とはうまい命名ですね。
Playcityさんの解答は、確かに証明になっていますが、この便利な定理を利用すると、もっと簡明な証明ができます。


◆千葉県の高校生 Playcity さんからの解答。

・Gについて

7654321
□■■■■■■一
□□□□□□■二
□□□□□□■三
□□□□□□■四
□□□□□□■五
□□□□□□■六
★□□□□□□七
今、Dの駒が7七にいるとすると、7七と1一へは行かずに 先に黒いマス(上図)に行かなくてはいけない。
(7一へは6一からしか行けず、1七に2七から来ると行き場がなくなる)

するとやはり、Cと同様に、7一を含む領域と1七を含む領域に分かれるため、分断の定理により、巡回閉路は不可。

もっと簡単な証明とはどのようなものなのでしょうか?


◆出題者のコメント。

Playcityさん、解答ありがとうございます。

駒Gの証明も他に負けないくらい実に鮮やかだと思います。
結局、Playcityさん1人で、すべての駒を解いてしまったことになりますね。
恐れ入りました。m(_ _)m

駒Dの証明ですが、Playcityさんが発見された便利な「分断の定理」を利用させていただくと次のようになります。

右上隅のマスは、左から入って下に出るしかない。
それ故、巡回閉路が存在するならば、その一部に必ず(2一)→(1一)→(1二)の経路がある筈である。
左下隅のマスは、上から入って右に出るしかない。
それ故、巡回閉路が存在するならば、その一部に必ず(7六)→(7七)→(6七)の経路がある筈である。

このことより、

筈である。

このとき、【 (1二)から(7六)まで 】と【 (6七)から(2一)まで 】の2つの経路は、明らかに交差しなければならない。

ところが、駒Dの動き方では「分断の定理」より明らかに交差することは不可能である。
よって、駒Dには巡回閉路は存在しない。


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