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数学の未解決問題「ソファ問題」の答えを考えてみた。

注意:数学の素人が適当に考えた答えです。多分間違っています。

ソファ問題とは?

(ソファもんだい)は数学の未解決問題のひとつ。1966年にレオ・モーザー英語版)によって問題が提示された。この問題は「L字型の通路を通り抜けることができる、ソファの面積の最大値 A を求めよ」という離散幾何学数学パズルの問題である。これは、数学上の未解決問題となっている。

https://ja.wikipedia.org/wiki/L%E5%AD%97%E5%9E%8B%E7%94%BB%E9%9D%A2

条件について

・1m幅の通路であること
・L字の通路であること

現在の最適解

今の最適解はYoav Kallus, Dan Romikの2人が考えた18の線からなる図形らしいわ。

条件を見て私が思ったこと

「通路の長さの指定が無くない?」

この問題の重要課題は「通路を通り抜けること」なのだけれど、肝心な通路の長さが指定されていないのよね。
ここの長さを自由にしていいのであれば、結構単純な話なのでは?と思っている状況よ。
(有識者さん、何か指定があるのであれば教えてください。)

私が考えた回答

以下の画像が私の回答よ。

赤色の部分:ソファ
緑色の部分:通路


円型で中央に通路分の穴を空けている形状よ。

幅1mの通路で長さの指定はないから、長さはnサイズとするわ。
nのサイズが小さいほど、赤色の中央に空ける穴のサイズも小さくなるから、出来るだけ小さい数値を入れることで答えに近づくわ。

赤い円(ソファ)の半径は
1+n
※1mは1としておくわ。

だから、赤い円(ソファ)の面積は
((1+n)×(1+n)×π)-(n×n×π)
で求められるわ。

展開して簡略化するなら
π(1+2n)

だから答えは
A = π(1+2n)

数値で回答する必要があるのであれば、適当にプランク長の1.616×10⁻³⁵mを入れるとかすれば、いいと思うわ。

A=π(1+2(1.616×10³⁵))

で、仮に中に入っていない状態からスタートする条件があるなら、1/4削ればいいだけよね。

A = 3 ÷ 4 × π(1+2n)

結論

1m幅のL字通路を通るソファの最大サイズは、A = π(1+2n)で求めることができ、通路のサイズnが小さくなるほど、サイズは1πに近づいていく。
通路の中に入っていない状態から始める場合は A = 3 ÷ 4 × π(1+2n)で求めることができる。

知らんけど。


有識者の方、コメントで教えてほしいです。


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