MathLabs

第1問

3人のプレイヤー AA、BB、CC が次のゲームをする。3枚のカードそれぞれに整数が書かれており、その3つの数 p,q,rp, q, r は 0<p<q<r0 < p < q < r を満たす。3枚のカードをシャッフルして各プレイヤーに1枚ずつ配り、各プレイヤーは自分が持つカードに書かれた数と同じ枚数のおはじきを受け取る。カードは再びシャッフルされて配られ、これを少なくとも2回繰り返す(それ以前のラウンドで得たおはじきはそのままプレイヤーの手元に残る)。最後のラウンドの後、AA は合計 2020 枚、BB は 1010 枚、CC は 99 枚のおはじきを持っていた。最後のラウンドで BB は rr 枚を受け取った。1回目のラウンドで qq 枚を受け取ったのは誰か?
ステップ 2/6: ラウンド数は 33 しかありえない
p+q+r≥1+2+3=6,n≥2  ⟹  n=3, p+q+r=13p+q+r\ge 1+2+3=6,\quad n\ge2 \implies n=3,\ p+q+r=13
詳しい解説

p,q,rp,q,r は p<q<rp<q<r を満たす相異なる正の整数なので、p≥1,q≥2,r≥3p\ge1,q\ge2,r\ge3 となり、p+q+r≥6p+q+r\ge6、よって n=39/(p+q+r)≤6n=39/(p+q+r)\le6 である。また nn は 39=3×1339=3\times13 の約数でなければならず、ゲームは少なくとも2ラウンド続くので n=1n=1 は除外され、n≤6n\le6 という評価により n=13n=13 と n=39n=39 も除外される。したがって n=3n=3 かつ p+q+r=13p+q+r=13 である。

よくある間違い. つい n=13n=13 や n=39n=39 を直接試したくなるが、(相異なることから来る)評価 p+q+r≥6p+q+r\ge6 によって両方とも即座に除外され、残るのは n=3n=3 だけである。