見出し画像

魔法の組み紐

2014年の米国の数学月間MAMのテーマは,Mathematics, Magic, and Mystery でした.このMAMのテーマは,Martin Gardner (1914-2010)の生誕100年を記念したものです.
ガードナーのことは,『サイエンティフィック・アメリカン』誌に,コラム「数学ゲーム」を25年に渡って連載したのでご存じの方も多いでことしょう.

■James Tantonによる魔法の組み紐 

MAM(2014)のサイトhttp://www.mathaware.org/mam/2014/calendar/braids.html

James Tantonのウエブサイトは http://www.jamestanton.com/?p=1072

■三つ編み組み紐

画像1

これは可能ですので,どうやった作れるかチャレンジしてください・

こんにゃくでこんな形にした料理があったような?
(注)読者の方からコメントいただきました.ねじりコンニャクというのは三つ編みと別物でした.写真はカバーにあります.

三つ編み組み紐の解答は以下のビデオにあります.

■それでは,次の四つ編みは実現可能でしょうか?

画像2

画像3

可能なことを証明するのは簡単です.作って見せればよい!しかし,不可能であることを証明するのは難しい.何度も試行して失敗すれば,不可能と思えるかもしれません.しかし,もう一度試してみたらうまくいくかも知れない.

画像4

このような4つ編が完成したとします.4本の紐の上端と下端がそれぞれ閉じている状態で始めます.交互に編み始めて,このような完成例を作ることが可能でしょうか.この四つ編み組み紐の完成例には,交差点が全部で12あります.上から出発して,左から来る紐の上に右から来る紐が乗る交差点を̟⊕,左から来る紐の下に右から来る紐が潜る交差点を̠⊖として,図示しました.交互に編んで12の交差の後,四本の紐は,上端での順番と下端での順番とが同じになります.この状態で,⊕が8個,⊖が4個ですので,全体のIndexは+4となります.

いろいろ四つ編みを試してみてもIndexを0にできないようです.
まだ詰めが必要ですが,これが四つ編みで組み紐を完成できない理由のようです.

三つ編み組み紐の場合に,同様に数えてみると,交差点数6で,3本の紐の上端での順番と下端での順番が同じになり,Indexは0になることがわかります.

(参考)http://www.jamestanton.com/wp-content/uploads/2012/03/Cool-Math-Newsletter_June-2013.pdf

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか?