トランプをシャッフルすると8回で元に戻る

こんにちは。KECの塾予備校部門,高槻本校の数学・理科担当の川渕です。
大阪府公立高校入試の結果が出ました。
今年は高槻本校から春日丘高校,三島高校,箕面高校(グローバル科),槻の木高校,高槻北高校,芥川高校に合格しました。
みんな頑張りました。

公立志望の塾生のために,過去問はよく見ています。
その中の1つ,2007年後期の数学で,16枚のカードをシャッフルする問題がありました。
偶数枚のカードの束を2つに分けて,それぞれの束の端を弾いて高速で左右交互の束を1つの束にシャッフルする方法を,リフルシャッフルというそうです。

このシャッフル,正確に繰り返し実行すると,いつか,元通りの順番に戻ります。
例えば,52枚のトランプでも元の順番に戻ります。
では,何回シャッフルすればよいのかというと・・・

なんと,8回です。
これは気になる・・・ということで,久しぶりにScratchでコードを書いて実行してみました。
52枚のカードをかみ合わせていきます。

 
たしかに,8回で元通りになりました。
詳しい理由はさておき,ざっくりいうと,最後の1枚を除くt番目のカード(0≦t≦50)は,1回のシャッフルで「2t mod 51」番目に移動します。
※「2t mod 51」は「2tを51でわった余り」を表します。
2の8乗は256で,256≡1(mod 51)なので,8回で元の位置に戻ることがわかります。

2007年の入試でも何回目で元の位置に戻るか聞かれていましたが,前半と後半で場合分けして式にしていました。
余りを使えば1つの式にまとめられるので便利ですね。
動画のもとになったコードでも,上の計算を利用して動かしています。

このように,入試問題を多方面から(?)研究しているKECでは,高校入試に向けて学習を始める新中学1年生向けに「新中1スタートダッシュ講座」の受講生を募集中!
英語と数学の無料先取り講座です。
2月から開講していましたが,3月24日から開講するコースもあります
ぜひ,この機会に受講をご検討ください。
前半期間と後半期間をあわせて,8日間で完結します。

*********************************

■合格体験談・総集編はこちら

■KEC高槻本校公式サイトはこちら

■各種イベントのお申し込みはこちら

■動画をふくむブログの総集編はこちら

■プリントをふくむブログの総集編はこちら