『金太郎飴整列問題』


同数ずつある2種類のものが一緒に1列に並んでいる状態において、先頭から連続していかなる個数を選んでも、常に特定された種類の個数が別の種類 の個数より少なくならない並び方を「金太郎飴整列」と名付けます。

昔懐かしい「金太郎飴」は、どこで切っても金太郎の絵が現れましたが、それに因んだ名前です。

  

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【練習問題】

5個ずつの(+1)と(−1)が1列に並ぶものとします。

先頭から連続して任意のk個(1≦k≦10)を足しても、
負(<0)にならない並び方は何通りあるでしょうか?
言い換えれば、5個ずつの時の金太郎飴整列の仕方は何通りあるでしょうか?

【本命問題】

n個ずつの(+1)と(−1)が1列に並ぶものとします。

先頭から連続して任意のk個(1≦k≦2n)を足しても、
負(<0)にならない並び方は何通りあるでしょうか?
言い換えれば、任意のn個ずつの時の金太郎飴整列の仕方は何通りあるでしょうか?

すべての自然数nに対して成立する一般式で表し、その証明をして下さい。

【問題2】

n人ずつの男生徒と女生徒がおり、その2n人が、十分大きな円周上の任意の位置に全員並んでいます。
そこで、任意の男生徒を先頭にして時計回りに2n人を1列にさせるものとします。
どのような円周上の並び方をしていても、先頭になればその1列が「金太郎飴整列」になる男生徒が、n人の内で少なくとも1人はいるでしょうか?
少なくとも1人はいる場合はその証明を、そうとも限らない場合はその反例を示してください。

時計回りで少なくとも1人いるなら、当然、反時計回りでも少なくとも1人はいる筈です。
このことは、男生徒と女生徒のいずれを特定しても同様の筈です。


解答用紙はこちらです。 【寄せられた解答】


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