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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、山 A には 個、山 B には 個、山 C には 個の石がある。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れる)。最後の石を取ったプレイヤーの勝ちとする(動かせなくなったプレイヤーの負け)。

この局面で先手が必勝となる最初の手はただ 通りである。その手を打った直後の山 A、山 B、山 C の石の個数を、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

ニムの必勝判定には、各山の個数を 2 進法で表して排他的論理和(ニム和)をとる方法を使います。ニム和が 0 の局面を相手に渡せば勝てます。

ヒント 2

全体のニム和を とすると、個数 の山を 個に変えれば全体のニム和は になります。ただし でないと石を取る手になりません。

ヒント 3

, , より、ニム和は です。各山について を計算し、 より小さくなる山を探しましょう。

答えと解説

答えを見る
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解説を読む

方針 通常のニムでは、各山の個数のニム和(2 進法で各桁ごとに排他的論理和をとったもの)が の局面が後手必勝、 でない局面が先手必勝である。先手はニム和が の局面を相手に渡せばよい。

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。

よって であり、先手必勝である。

手順 3:ニム和を にする手を探す
ある山の個数 を に変えると、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、 である山を選ぶ必要がある。
- 山 A: なので不可。
- 山 B: なので不可。
- 山 C: なので可能。

( の最上位の桁 に をもつのは山 C だけである、と見ても同じ結論になる。)

したがって、山 C から 個取り、山 C を 個にすればよい。

確認
となり、確かにニム和が の局面を相手に渡せる。

よって答えは である。

別解

これは通常の Nim である。先手が必勝となるのは、手を打った後の石の個数の XOR(ニム和)が 0 になるときである。

現在のニム和は である。、 なので、ニム和は であり、先手必勝の局面である。

各山を に減らして残りの 2 山とのニム和を 0 にできるか調べる。
- 山 A:他の 2 山の XOR は 。 なので不可能。
- 山 B:他の 2 山の XOR は 。 なので不可能。
- 山 C:他の 2 山の XOR は 。 なので、山 C を 5 個にすればよい(5 個取り除く)。

よって必勝の最初の手は山 C から 5 個取る手の 1 通りだけであり、打った直後の個数は となる。

検算: で、ニム和は 0 になっている。

この問題の確認

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