聖光学院中学校2003年算数第3問(解答・解説)


各桁(けた)には0、1、5の3種類の数字しか現れていないので、3進法の問題ですね。
ただし、0、1、2の3種類の数字しか現れない普通の3進法とは微妙に違います。
  普通の3進法  0 1 2
  本問の3進法  0 1 5

また、0からはじまっていることに注意しましょう。うっかりすると、答えが1ずれてしまいます。
(1)
27番目の数というのは、10進数の26ですね。
聖光学院中学校2003年算数第3問(解答・解説)の図

2を5に変換することをうっかり忘れないようにしましょう。

(2)
本問 5  0  1  0  5 
  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓ 
普通の3進数 2  0  1  0  2 
  3×3×3×3の位  3×3×3の位 3×3の位  3の位  1の位 

以上より、50105は
  2×3×3×3×3+0×3×3×3+1×3×3+0×3+2×1+1 ←0からはじまっているので、最後に1をたす必要があります。
 =2×81+1×9+2×1+1
 =174
番目の数になります。

(3)
本問 5  5  5  5  5 
  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓ 
普通の3進数 2  2  2  2  2 
  3×3×3×3の位  3×3×3の位 3×3の位  3の位  1の位 

以上より、55555は
  2×3×3×3×3+2×3×3×3+2×3×3+2×3+2×1+1 ←0からはじまっているので、最後に1をたす必要があります。
 =2×81+2×27+2×9+2×3+2×1+1
 =2×(81+27+9+3+1)+1 分配法則の逆を利用しました。
 =2×121+1 81と9、27と3を組み合わせてすばやく計算しましょう。
 =243
番目の数になります(55555以下の数が243個あるということですね)。
55555以下の数のうち、1を含まない数というのは、それぞれの位が0か2になっている数なので、
  2×2×2×2×2
 =32個
あります。
以上より、55555以下の数のうち1を含む数は
  243−32=211個
となります。

(別解)
3進法(3進数)ということを無視して、場合の数を数えるようにしてもいいでしょう。特に、(3)は次のようにしたほうが楽でしょう。
  1桁目 0、1、5の3通り
  2桁目 0、1、5の3通り
  3桁目 0、1、5の3通り
  4桁目 0、1、5の3通り
  5桁目 0、1、5の3通り
だから、55555以下の数は、3×3×3×3×3個あります。
このうち、1を含まない数は、
  1桁目 0、5の2通り
  2桁目 0、5の2通り
  3桁目 0、5の2通り
  4桁目 0、5の2通り
  5桁目 0、5の2通り
だから、2×2×2×2×2個あります。
以上より、求める数の個数は
  3×3×3×3×3−2×2×2×2×2
 =243−32
 =211個
となります。
本問の類題として、変則N進法(0あり)の問題( 麻布中学校1994年算数第4問)と変則N進法(0なし)の問題(洛南高校附属中学校2013年算数第4問)と隠れたN進法(変則でないもの)の問題(四天王寺中学校2006年算数A第5問)があるので、ぜひ解いてみましょう。


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