慶應義塾志木高等学校2025年数学第3問(解答・解説)
問題文を整理すると、次のようになります。
〇→〇
→△
△→〇
逆から考えると、
〇の個数=1つ前の〇の個数+1つ前の△の個数
△の個数=1つ前の〇の個数
となることがわかるので、機械的に処理できます。
1 2 3 4 5 6 ・・・
〇 1 2 3 5 8 13 ・・・
△ 1 1 2 3 5 8 ・・・
計 2 3 5 8 13 21 ・・・
表(のようなもの)で書き出していくと、並べ方の総数がフィボナッチ数列になっていることが分かりますね。 ←最初に整理したことから、〇の個数+△の個数=(1つ前の〇の個数+1つ前の△の個数)+1つ前の〇の個数=(1つ前の〇の個数+1つ前の△の個数)+(2つ前の〇の個数+2つ前の〇の個数)(これはn枚のカードの並べ方の総数=(n−1)枚のカードの並べ方の総数+(n−2)枚のカードの並べ方の総数(ただし、nは3以上の整数)ということに他ならないですね)というように導くこともできますし、別の導き方もできます(解説の最下部を参照)。
2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233
となり、nが11のときにはじめて200を超えることになります。
なお、次のように考えてもよいでしょう。
n(3以上)枚のカードの並べ方を考えるとき、
(あ)1枚目が〇のとき
(い)1枚目が△のとき
が考えられ、(あ)のときは、残り(n−1)枚のカードの並べ方の総数だけあり、(い)のときは、2枚目が〇になるから、残り(n−2)枚のカードの並べ方の総数だけあり、結局、n枚のカードの並べ方の総数は、(n−1)枚のカードの並べ方の総数+(n−2)枚のカードの並べ方の総数となります。