◆愛知県 Y.M.Ojisan さんからの解答。
答え 7回 (最小かどうかは未証明)
【手順】
12個を2個づつ6ペア(#1〜#6)に分けてペア単位で考えます。
このときペアの重さは 重重 重軽 軽軽 の3種であり、これらを重の数 2,1,0で表現します。
(1) #1と#2 #2と#3 #3と#4 。。。 の順で最大5回天秤にかけてゆき、つりあわないところでやめます。
これをK回目(#Kと#K+1)であるとします。
(2) 最後まで釣り合った場合は、222222か111111か000000ですが、全部は同じ重さでないので、111111のみ可能です。
即ち6個と6個です。
(3) #Kのペア同士間および#K+1のペア同士間の合計2回計ります。
重いほうのペア同士間がつりあえばそれらは重重であり、釣り合わなければ重いほうが重で軽いほうが軽です。
軽いほうのペアも軽軽か重と軽であることが同様に個別に分かります。
(4) 以上により、#Kの内容がわかるので、これに等しい#1〜#K-1の内容も分かります。
(5) #Kと#K+1の中には必ず重と軽があるのでこれらを用いて重の数1のペアをつくり、これと#K+2〜#6との比較を行います。
これは5−K回です。
特別ペア(=1)と釣り合えば1であり、重ければ2で、軽ければ0であることがわかります。
(6) 以上で重と軽の個数が分かり、
回数は全部でK+2+5-K=7回になります。
◆出題者のコメント
Y.M.Ojisan さん、解答ありがとうございます。
正解です。
この手法なら一般化させるのも極めて容易ですね。
(2種類が合計2n個あるとすると、n+1回)
◆愛知県 Y.M.Ojisan さんからのコメント。
やはり正解でしたか。
この方法ではnが大きくなると最小ではなくなるようです。
全部で60個のとき31より少ない25回の方法があります。
そこで追加問題です。
2種類の玉の数が2n個の場合で、天秤の測定回数がn+1より少ない方法を見つけ、なるべく小さいnの場合についてその方法を説明してください。