初級問題 1回目2個ずつで傾いた場合、2回目も2個ずつ比べる。

 2回目に2個ずつ比べる方法について、考えてみよう。

 △□◎のあらゆる組み合わせを並べると、次のようになります。

 △△ △□ △◎ □□ □◎ ◎◎

 この内、△△と□□は一度比べたことがある組み合わせなので、もう使わない。また、△◎と□◎は「重い」「軽い」が入れ替わっているだけなので、△◎で代表させることにしよう。すると、実際に使う組み合わせは、

 △□ △◎ ◎◎

だけです。これを実際に秤の両方に置くと、

 @ △□    △◎
   └──?──┘  □◎
      ┴

 A △□    ◎◎
   └──?──┘  △□
      ┴

の2通りしかないですね。

1回目2個ずつで傾いた場合、2回目も2個ずつ比べる。(その@)

  AC    BE
  △□    △◎  DF
  └──?──┘  □◎
     ┴

 左が上がればAが軽いと分かり、2回で終了。左が下がればCが重いかBが軽いので、例えばBと◎を比べ、Bが上がればBが軽い、釣り合えばCが重いと分かり、3回で終了。釣り合えばDが重いと分かり、2回で終了。

 この方法を、点数で評価してみよう。△△□□の4個の玉のうちの1個が重さが違うのだから、左が上がる確率は1/4で2回、下がる確率は2/4で3回、釣り合う確率は1/4で2回だから、

 2回×(1/4)+3回×(2/4)+2回×(1/4)=平均2.5回

と計算できる。では、

1回目2個ずつで傾いた場合、2回目も2個ずつ比べる。(そのA)

  AC    EF
  △□    ◎◎  BD
  └──?──┘  △□
     ┴

これは、平均何回で分かりますか。 2.25回 2.5回 2.75回 3回 3回以上