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ゲーム理論の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学数学 ゲーム理論

石の山が つあり、石の個数はそれぞれ 個、 個、 個である。2 人のプレイヤーが交互に、どれか つの山を選び、その山から 個以上の好きな個数の石を取り除く(山にある個数まで取ってよい)。最後の石を取ったプレイヤーの勝ちとする(通常のニム)。

この局面で先手が必ず勝つための最初の手は、ちょうど 通りある。その手で選ぶ山の(取る前の)石の個数と、取り除く石の個数を、この順に組 で答えよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(8 技能)
算数中学高校大学大学院

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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る(前提が先)
  1. 分数のたし算・ひき算
  2. 小数の四則計算
  3. 正負の数の加法・減法
  4. 分数のかけ算・わり算
  5. 四則の混じった計算の順序
  6. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  7. n 進法
  8. ニムとニム和

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

ニムの必勝判定は「ニム和(各山の石の個数の 2 進法での排他的論理和)」で行います。まず各山の個数を 2 進法で表しましょう。

ヒント 2

ニム和 を計算し、個数 の山を 個に減らす手を考えます。ただし でないと減らせません。

ヒント 3

, , より です。あとは各山について が より小さくなるか調べましょう。

答えと解説

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解説を読む

手順 1:2 進法で表す。

手順 2:ニム和を計算する。 各桁ごとに の個数が奇数なら 、偶数なら とする(排他的論理和)。

よって である。

手順 3:判定する。 ニム和が でないので、この局面は先手必勝である。先手は、手の後のニム和が になるように石を取ればよい。

手順 4:ニム和を 0 にする手を探す。 ニム和を とする。個数 の山を 個に減らせば全体のニム和は になる。ただし石は減らすことしかできないので、 となる山だけが選べる。
- :可能( 個取る)
- :不可能
- :不可能

( の最上位の の桁( の位)が である山は だけ、ということと同じである。)

確認: 手の後は で、 となり、ニム和は である。

したがって、 個の山から 個取るのが唯一の必勝手であり、答えは である。

別解

ニムでは、各山の石の個数の排他的論理和(ニム和)が のとき後手必勝、 でないとき先手必勝である。

2進表示: , , 。
ニム和は 、。よってニム和は で先手必勝。

各山 について、 となる山を選ぶ。
- なので可能。 から 個取って にする。
- なので不可。
- なので不可。

したがって勝つ手は山 から 個取る手だけで、問題文の「ちょうど1通り」と一致する。

検算: で、ニム和は になる。

答え:

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