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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, B, C の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。最後の石を取ったプレイヤーの勝ちとする(通常のニム)。

この状態から先手が必ず勝てるような最初の手は、ただ 通りである。その手を打った直後の山 A, B, C の石の個数を、組 の形でこの順に答えよ。

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

「ニムとニム和」の技能を使う。各山の石の個数を 2 進法で表し、ニム和を計算して、ニム和を にする手を探そう。

ヒント 2

として桁ごとに の個数の偶奇を調べる。ニム和を とすると、個数 の山を 個に減らせればよい( が必要)。

ヒント 3

ニム和は になる。あとは各山について を計算し、それが より小さくなる山を見つけよう。

答えと解説

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解説を読む

方針 通常のニムでは、山の石の個数のニム和(2 進法で桁ごとに排他的論理和をとったもの)が の局面は後手必勝(手番の人の負け)、 でない局面は先手必勝である。先手は、ニム和が になる局面へ移す手を打てば勝てる。

手順 1:2 進法で表す

手順 2:ニム和を計算する
各桁で の個数が奇数なら 、偶数なら とする。
- の位: → が 個 →
- の位: → が 個 →
- の位: → が 個 →
- の位: → が 個 →

よって 。これは でないので先手必勝である。

手順 3:ニム和を 0 にする手を探す
ニム和を とする。ある山の個数 を に変えれば全体のニム和は になる。石は減らすことしかできないので、 となる山を選ぶ必要がある。
- 山 A: → 個取って 個にできる。
- 山 B: → 増やすことになり不可能。
- 山 C: → 不可能。

( となるのは、 の最上位の の桁(ここでは の位)が である山だけであり、それは だけである。)

したがって、先手の必勝手は山 A から 個取る手だけであり、確認すると となる。

答えは である。

別解

ニムでは、各山の石の個数のXOR(ニム和)が 0 の局面が後手必勝である。

, , なので、ニム和は 、 となり、0 ではない。よって先手が必勝である。

ニム和を 0 にするには、山の個数 を に変える。これが より小さくなる山を選ぶ。
- A: なので可能。
- B: なので不可能。
- C: なので不可能。

したがって、A を 6 個から 4 個にする手(2 個取る)だけが先手必勝手である。

検算: となり、ニム和は 0 である。

答えは 。

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