2026年3月22日日曜日

百五減算のしくみ

百五減算とは,年齢$N$を3, 5, 7でそれぞれ割った余り$a, b, c$ から言い当てる方法で,具体的には,$70a+21b+15c$ から繰り返し105 (3, 5, 7のLCM) を引き,105未満になったらそれを$N$とする.

<しくみ>

以下,$a\equiv b \pmod n$は, 「$a-b$ は $n$ の倍数である」 ことを意味する.例えば,$17\equiv 2 \equiv {-1}\pmod 3$

$7\times5=35$,$7\times3=21$,$5\times3=15$なので,$N\equiv35a+21b+15c \pmod {105}$と予測できるが,$$35a+21b+15c\equiv 2a \pmod 3$$ $$35a+21b+15c\equiv b \pmod 5$$ $$35a+21b+15c\equiv c \pmod 7$$であり,ここで$a$は0, 1, 2のいずれかなので,$2a$は0, 2, 4のいずれかになり,これを3で割った余りは0, 2, 1のいずれかになるから,0以外は$a$と一致しない.従って,$$〇a+21b+15c\equiv a \pmod 3$$となるようにしたい.そのためには$a$の係数は35の倍数かつ$\equiv 1 \pmod 3$にしなければならないので,$$70a+21b+15c \pmod {105}$$とすれば良い.

例えば,$N$が$(a,b,c)=(1,2,3)$のとき,$$70\cdot1+21\cdot2+15\cdot3=157 \equiv 52 \pmod {105}$$言い換えると,3で割った余りが1で,5で割った余りが2で,7で割った余りが3となる105未満の数は52であることがわかる.

<7×15=105減算>

年齢$N$を7, 15でそれぞれ割った余り$a, b$から言い当てることもできる.

$N\equiv15a+7b \pmod {105}$と予測できるが,$$15a+7b\equiv a \pmod 7$$ $$15a+7b\equiv 7b \pmod {15}$$であり,ここで$b$は0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14のいずれかなので,$7b$は0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49,  56, 63, 70, 77, 84, 91, 98のいずれかになり,これを15で割った余りは0, 7, 14, 6, 13, 5, 12, 4, 11, 3, 10, 2, 9, 1, 8のいずれかになるから,0, 5, 10以外は$b$と一致しない.従って,$$15a+〇b\equiv b \pmod {15}$$となるようにしたい.そのためには$b$の係数は7の倍数かつ$\equiv 1 \pmod {15}$にしなければならないので,$$15a+91b \pmod {105}$$とすれば良い.

例えば,$N$が$(a,b)=(3,7)$のとき,$$15\cdot3+91\cdot7=682 \equiv 52 \pmod {105}$$言い換えると,7で割った余りが3で,15で割った余りが7となる105未満の数は52であることがわかる.

<5×21=105>でも同様にできるし,積が105でなくてもできる.さらには,互いに素な2数や3数でもできるが,積が小さい数だと年齢当てには不向き.


2026年3月16日月曜日

2次正方行列の積の可換条件

$A=\left(\begin{matrix}a&b\\c&d\\\end{matrix}\right)$,$B=\left(\begin{matrix}e&f\\g&h\\\end{matrix}\right)$とする.

$$AB=\left(\begin{matrix}a&b\\c&d\\\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}e&f\\g&h\\\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}ae+bg&af+bh\\ce+dg&cf+dh\\\end{matrix}\right)$$ $$BA=\left(\begin{matrix}e&f\\g&h\\\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}a&b\\c&d\\\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}ae+cf&be+df\\ag+ch&bg+dh\\\end{matrix}\right)$$

成分比較して,

$bg=cf$ …①  $af+bh=be+df$ …②  $ce+dg=ag+ch$ …③

①より $\frac{b}{f}=\frac{c}{g} ⇔ b:c=f:g$ …④ 

②より $(a-d)f=(e-h)b ⇔ \frac{a-d}{e-h}=\frac{b}{f}$ …⑤

③より $(a-d)g=(e-h)c ⇔ \frac{a-d}{e-h}=\frac{c}{g}$ …⑥

⑤⑥より $\frac{a-d}{e-h}=\frac{b}{f}=\frac{c}{g} ⇔ \left(a-d\right):b:c=\left(e-h\right):f:g$

これは④も満たすので,可換になるための必要十分条件は $$\left(a-d\right):b:c=\left(e-h\right):f:g$$


2026年3月15日日曜日

正接定理でなく正弦定理で求める方法

小説 「écriture 新人作家・杉浦李奈の推論」より

正接定理でなく正弦定理で求める方法

$\triangle OMS$において正弦定理より
$$\frac{r}{\sin(2r-\frac{x}{2})}=\frac{1}{\sin(2r+\frac{x}{2})}$$
$$r\sin\left(2r+\frac{x}{2}\right)=\sin\left(2r-\frac{x}{2}\right)$$
$$r\left(\sin2r\cos\frac{x}{2}+\cos2r\sin\frac{x}{2}\right)=\sin2r\cos\frac{x}{2}-\cos2r\sin\frac{x}{2}$$
$$(1+r)\cos2r\sin\frac{x}{2}=(1-r)\sin2r\cos\frac{x}{2}$$
$$\cos2r\sin\frac{x}{2}=\frac{1-r}{1+r}\sin2r\cos\frac{x}{2}$$
$$\frac{\sin\frac{x}{2}}{\cos\frac{x}{2}}=\frac{1-r}{1+r}\cdot\frac{\sin2r}{\cos2r}$$
$$\tan\frac{x}{2}=\frac{1-r}{1+r}\tan2r$$
$$\frac{x}{2}=\arctan \left( \frac{1-r}{1+r} \tan 2r \right)$$
$$\stackrel{\huge\frown}{BC}=x=2\arctan \left( \frac{1-r}{1+r} \tan 2r \right)$$