コラッツ予想

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。
ネタを探すため,数学関係のテレビ番組やネット動画をときどき視ています。
先日,NHKで放送されている「笑わない数学」という番組を視たときのこと。
「コラッツ予想」が取り上げられていました。

コラッツ予想とは,正の整数に対して,以下が成り立つという予想です。
偶数なら2で割り奇数なら3倍して1をたす。この計算を繰り返すと,どんな正の整数から出発しても必ずいつかは1にたどり着く
例えば,2であれば
2→1
と1ステップで1になります。
3であれば,
3→10→5→16→8→4→2→1
と7ステップで1になります。

これが,どんな正の整数でも成り立つというものですが,「予想」という名前がついているように,いまだ証明されていません。
番組では,「小学生でも中身は分かるのに,どんな天才にも解決できない超難問!」と紹介されていました。
そう言われると気になるので,スクラッチでコードを書いて実験してみました。

さっそく,2,3,100で試してみます。


 
さらにいろんな数も試してみたのですが,ちゃんと1になりました。
実際に計算してみるのは楽しいですね!
例えば,7は16ステップで1になります。
今日の日付,20231206は,208ステップで1になりました。
※長くなるので動画にはしていません。

こんな感じで,プログラミングにも取り組んでいる(?)高槻本校では,プロクラの受講生を募集中!
12月も体験会を実施します。

■基礎コース【小1,小2,小3生向け】
12月10日(日)14:00~15:30

■初級コース【小4,小5,小6生向け】
12月17日(日)14:00~15:30

私は大学での専攻が情報系だったのですが,プログラミング自体は大学で初めて習いました(ちなみに,習った言語はFortran!)。
小学生のうちから楽しくプログラミングを学べる今の子どもたちが,本当に羨ましいです。
ぜひ,この機会にKEC高槻本校までお問い合わせください。

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■12月10日に,新中1進学説明会も実施します。こちらから

9月の本科授業は9月7日(木)から

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。
夏期集中講座は3タームの最終日を迎えました。
塾生の皆さんは,本科が始まるまでの間,学んだことをきちんと復習しておきましょう。

ところで,私が夏期講習で担当した科目の1つが高3物理。

第3タームは「波」の内容だったので,お盆休み中に久しぶりにスクラッチでプログラミングをしてみました。
横波が進む様子を怪しい(?)UFOに再現してもらいました。

17個のUFOそれぞれは上下に単振動しているだけなのですが,つなげると波が進行しているように見えます。
プログラムを実行した様子の動画がこちら。
途中で波にのる妖精が現れます。


 
夏期講習は,高校生の一部の授業がまだ残っていますが,ほぼ終了となります。
9月の本科授業は,9月7日(木)から開講します。
塾・予備校をお探しの小学生・中学生・高校生の皆さんの体験授業も受け付けています。
ぜひ,この機会にKECの熱誠授業で波にのりましょう!

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退屈なとき・・・

こんにちは。KECの塾・予備校部門,数学・理科担当の川渕です。
素数といえば,「2以上の整数で,正の約数が1と自分自身しかない数」。
2,3,5,7,11,13,17,19,…と続いていきますが,どういう規則で素数が現れるのか,はっきりとは判っていないそうです。
そんな素数ですが,あるルールに沿って並べると,傾向が現れたりします。
そのうちの1つが,ウラムの螺旋(らせん)です。
まず,こんな感じで正の整数を並べます。

そして,素数以外を消します。

図では数が少ないのですが,なんとなく対角線上に並びそうではないでしょうか。
ここからは手計算では大変なので,パソコンに頑張ってもらいましょう。
久しぶりにスクラッチを使って,コードを書いて計算してみました。
正の整数を並べながら,それが素数がどうかを関数で判定しています。

このコードを使って,謎のUFOが素数の分布のようすを図示しました。


 
約13万個の正の整数を上記のルールで並べ,素数がある場所に青色をつけました。
※数字そのものは表記していません。
左回りのはずなのですが,動きが速すぎて右回しているような・・・
それはさておき,なんとなく,45度の斜線に並んでいるようすが見てとれるでしょうか。

これにより,いくつかの2次多項式が非常に多くの素数を生成する傾向にあることがわかるそうです。
1963年,数学者のスタニスワフ・ウラムによって発見されたとのこと。
学会中,「長くて非常に退屈な論文」の発表の際に,落書きをしていて発見したというエピソードがあるそうです。
退屈なときでも,手を使って考えれば何か発見があるかもしれませんね。
KEC高槻本校では,授業が休みのGW中にも高3生対象の公開講座を実施します。

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高槻本校・プロクラ体験教室【2023年3月】

こんにちは。KECの塾・予備校部門,高槻本校の理科担当の川渕です。
本日,2月25日は,国公立大学入学者選抜2次試験の前期日程の日。
高槻本校からも複数の塾生が国公立大学を受験しています。
ぜひ,これまでの学習の成果を発揮してほしいものです。

さて,現高1生から大学入学共通テストで追加されることで話題の「情報」。
それもあって,小学生のプログラミング教育が盛んになっています。
KEC高槻本校でも,昨年からプロクラの授業を開講中。
開校1年目から,中級に上がる塾生も出てきています。

ということで,今年も実施することになりました。
プロクラの体験教室です。
高槻本校では,以下の日程で実施します。
ご都合の良い日を選んで体験して頂けます。

■3月5日(日),12日(日),19日(日)
基礎クラス 13:00~14:30
初級クラス 15:00~16:30

※基礎クラスは小1~小3生向け,初級クラスは小4~小6生向けです。

各クラス,体験教室の定員は5名です。
体験をご希望の方は,お早めにお問い合わせください。

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マイクラの世界でプログラミングを学ぼう♪

こんにちは!

昨日、なかもず本校ではプロクラの体験会がありました!
マイクラの世界でプログラミングを学ぶことができるプロクラでは、自力で学ぶ力最適な手段を決める力考えや意見を言語化し、伝える力を育むことができます☺

少し体験させていただいたのですが、普段マインクラフトをしない私でも、楽しみながらプログラミングを学ぶことができました。

体験会ではまず初めに、プログラミングとは何か、マウスはどうやって使うのか、など初歩的なことから、先生がじっくりと教えてくださいます!
なかもず本校では、土曜日にプロクラの無料体験会を開催しております♪
ぜひお気軽にお問い合わせください。

******お問合せ先******
“宇宙一キミと向き合う塾予備校”
KEC近畿予備校・KEC近畿教育学院 なかもず本校
https://www.prep.kec.ne.jp/
TEL:072-251-7676
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もっとも離れるとき

こんにちは。KECの塾・予備校部門,高槻本校の理科担当の川渕です。
いよいよ,2月10日は大阪府・京都府の私立高校の入試日。
昨年の12月からずっと入試対策をしてきました。

先日の理科では,v-tグラフの問題がありました。
横軸が時間(t),縦軸が速度(v)を表すグラフです。
高校で 物理を習った人にとってはお馴染みのグラフ。
中学生には少し難しかったようでちょっと苦労していました。
ざっくりいうと,こんな感じの問題です。

UFOと妖精が,同じ地点から同じ方向にまっすぐ進みます。
下のグラフのようにt=2aまで進むとき,2人がもっとも離れるのは,いつでしょうか?

グラフに慣れていないと戸惑いますが,もっとも距離が大きいのは,t=aのときです。

妖精は等速で移動していますが,UFOは加速しながら移動しています。
UFOの立場からみると,はじめは妖精の方が速いので,置いて行かれて差が開きます。
ところが,t=aを過ぎると,UFOの方が速くなるので,差が縮まっていきます。
だから,t=aのとき,2人がもっとも離れています。

その後,UFOはt=2aで妖精に追いつきます。
v-tグラフの特徴の1つは,面積で移動距離がわかること。
t=2aのとき,UFOが作る青い三角形と,妖精が作る茶色の長方形の面積が等しいです。
図の場合,どちらの面積も2v1aなので,スタートして2v1a進んだところで,UFOは妖精に追いつくことがわかります。

せっかくなので(?),久しぶりにスクラッチでコードを書いて動かしてみました。


 
はじめはどんどん差が開くのですが,途中からUFOが妖精を追い込み,追い越すようすが見えたでしょうか。

高校受験が始まりましたが,高校受験で終わらないのがKECです。
3月10日の公立高校入試までは受験対策が続きますが,高校入試が終われば,すぐに「高校準備講座」が始まります。
春休みには「新高1フレッシュ講座」も開講!
大学受験への勉強に加速をつけましょう。
ちなみに,高槻本校の高校準備講座の理科では,v-tグラフについても,もう少し深く学ぶ予定です。

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試作問題をスクラッチで再現

こんにちは。KECの塾・予備校部門,高槻本校の検定担当の川渕です。
先日,KECの能力診断テストの成績表が出ました。
三島や槻の木,高槻北,芥川,大阪青凌,金光大阪といった,地元の高槻市内の高校に通う生徒が多い高槻本校。
そんな中,高槻本校の高1の塾生が,数学のランキングで全校ベストテンに入っていました。
文理学科や難関私立高校の生徒もいる中,よく頑張ってくれました。
高1数学を担当している私もうれしい限りです。

さて,現高1生が受ける大学入学共通テストで話題の「情報」。
先日,大学入試センターから試作問題が発表されていました。
さっそく試作問題をみた私は,問題にあったプログラムをスクラッチで再現してみることにしました。
※試作問題はこちら
https://www.dnc.ac.jp/kyotsu/shiken_jouhou/r7ikou/r7houkousei.html
※KECの分析はこちら
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/38929

プログラムは2つあって,テーマは買い物です。
1つ目が「ある金額を支払うとき,硬貨が最低何枚か」を調べるというもの。
例えば,46円の場合,10円玉4枚と5円玉1枚,1円玉1枚の計「6枚」を使用します。
この枚数を調べるプログラムを再現してみました。

さすがに高校生ともなると「配列」を使ったりするわけですが,スクラッチの仕様で,若干,試作問題とは異なる部分があります。
例えば,試作問題には,「配列の添え字は0から始まる・・・」と書いてありますが,スクラッチの仕様では,配列(リスト)の添え字は1から始まります。
他にもいろいろあるのを微妙に調整して,上のようなプログラムが完成しました。
無事,謎のUFOが「6」と言っています。

次に,2つ目の「客と店が交換する硬貨の枚数が最小となる数はいくつか」を調べます。
例えば,46円を支払う場合,50円(1枚)払って4円(4枚)のお釣りをもらうと計5枚の硬貨のやり取りがありますが,51円(2枚)を払って5円(1枚)のお釣りをもらえば計3枚の硬貨のやり取りで済みます。
この,最小の枚数「3」を調べたいプログラムです。

1つ目のプログラムを「関数」にして,2つ目のプログラムを作成しています。
試作問題のように作るのは難しかったのですが,なるべく寄せて作成しました。
無事,謎のUFOが「3」と言っています。

こんな感じで,日々,問題の研究(?)に余念がない高槻本校。
授業体験も随時受け付けています。
大学受験をお考えの高校生の皆さんは,ぜひ,体験授業から始めてみてください。
また,進度の加減で体験が難しい場合は,個別で微妙に調整する「オタスケ講座」も無料で実施しています。

【HP申込フォームのあるイベント一覧】
■算数パワーアップ[小6]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/math-powerup.html

■スタートダッシュプレ講座[小6]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/pre-startdash.html

■プログラミング講座「プロクラ」[小学生]
https://www.prep.kec.ne.jp/elementary/programming.html

■大学入試説明会[高2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/university-entrance-exam-h2.html

■転塾キャンペーン[小学生・中学生・高校生]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/transfer.html

■2週間無料体験キャンペーン[小4・小5・小6・中1・中2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/experience-2week.html

■志望校判定模試[小4・小5・小6・中1・中2・中3・高1・高2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/dreamschool-exam.html

■大きく変わる大学入試説明会[高1・高2・高3]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/entrance-exam.html

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プロクラと算数パワーアップ講座

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。
最近,小学生の塾生に話を聞いたところ,学校で配布されたタブレットでゲームを作ったとのこと。
今どきの子どもたちはすごいですね。
高槻本校でもプログラミングの講座「プロクラ」をこの4月から開講していますが,みんな,日々頑張っています。
塾生の作った作品の一部がこちら。

体験授業もありますので,ご関心のある方はお問い合わせください。

さて,高槻本校では12月より,算数パワーアップ講座を開講します。
新中1生(小学6年生)対象の特別講座です。
数学・理科をはじめ,プログラミングの基礎ともなる算数。
中学生になる前のこの時期に,ぜひ,得意科目にしましょう!
こちらのほうも,ぜひ,お問い合わせください。

【HP申込フォームのあるイベント一覧】
■算数パワーアップ[小6]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/math-powerup.html

■プログラミング講座「プロクラ」[小学生]
https://www.prep.kec.ne.jp/elementary/programming.html

■英検ESG祭[小5・小6]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/esg.html

■大学入試説明会[高2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/university-entrance-exam-h2.html

■転塾キャンペーン[小学生・中学生・高校生]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/transfer.html

■2週間無料体験キャンペーン[小4・小5・小6・中1・中2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/experience-2week.html

■志望校判定模試[小4・小5・小6・中1・中2・中3・高1・高2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/dreamschool-exam.html

■大きく変わる大学入試説明会[高1・高2・高3]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/entrance-exam.html

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教科書に載っているプログラム

こんにちは。KECの塾・予備校部門,高槻本校の検定担当の川渕です。
今日,11月3日(木)は文化の日。
祝日でのんびり・・・
とはいかないのが高槻市内の中学校。
一部の中学がテスト期間なので,祝日もテスト対策実施中です。

さて,テストも近いということで,学校の教科書を見ていた時のこと。
高槻市の公立中学で採用されている学校図書版の数学の教科書。
巻末に,「プログラムを体験してみよう」ということで,スクラッチのコードが載っています。
そこで,さっそく私も体験してみることにしました。
中1の教科書の巻末にある,比例のグラフを描くやつを実行したところ,こんな感じになりました。


 
UFOは教科書にないものですが,その他は教科書通りに組みました。
このコードを活用すれば,もちろん,反比例のグラフも描くことができます。
教科書に載っているコードから,y座標を計算する式の部分を,比例定数をaとして「a÷x」に変更しました。
(あと,座標の都合上,比例定数を3600にしています。)

うまくいくでしょうか・・・


 
ということで,おかしなことになりました。
なぜ,うまくいかないのでしょうか?
それは・・・

反比例の場合,x=0のときはyの値が存在しないからです。
グラフを描くとき,xの値を増加させながら描いていますが,x=0になる前に,いったん描画を止めなければなりません。
スクラッチの場合,「ペンを上げる」という命令ですね。
ということで,x=0をとばして描いてみると・・・
(あと,グラフの線も太くしました。)
 


 
無事に描くことができました。
学習の基本は教科書ですが,そこからいろいろ応用してみると楽しいですね。
つまづいたときにその原因を考えることで,より理解が深まります。
ということで,テスト勉強をするときも,間違えたところの復習に力を入れましょう。

【HP申込フォームのあるイベント一覧】
■プログラミング講座「プロクラ」[小学生]
https://www.prep.kec.ne.jp/elementary/programming.html

■英検ESG祭[小5・小6]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/esg.html

■算数パワーアップ[小6]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/math-powerup.html

■新中1説明会[小6]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/new-juniorhigh-briefing.html

■大学入試説明会[高2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/university-entrance-exam-h2.html

■転塾キャンペーン[小学生・中学生・高校生]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/transfer.html

■2週間無料体験キャンペーン[小4・小5・小6・中1・中2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/experience-2week.html

■志望校判定模試[小4・小5・小6・中1・中2・中3・高1・高2]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/dreamschool-exam.html

■大きく変わる大学入試説明会[高1・高2・高3]
https://www.prep.kec.ne.jp/briefinglist/entrance-exam.html

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アキレスと亀

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。
夏期集中講座も終了し,9月7日(水)から,いよいよ本科授業を再開します。
いろいろ準備が大変でしたが,なんとか間に合いそうです。

ところで,紀元前のギリシャの哲学者ゼノンが唱えた有名な逆説「アキレスと亀」をご存じでしょうか。
アキレスとは,アキレス腱でおなじみ(?)のギリシャ神話に登場する英雄で,とても足が速かったそうです。
そんな俊足のアキレスが,前方にいる鈍足のカメを追いかけます。
ふつうに考えればアキレスがカメを追い越しそうなものですが,ゼノンはこう言います。

アキレスがはじめに亀のいたところに追いついたときには,亀はわずかに前進している。
ふたたびアキレスが追いかけて亀がいたところに追いついたときには,さらに亀はわずかに前進している。
これを繰り返すかぎり,アキレスは亀に追いつくことはできない。

こう言われると,なんだか,追い越せない気がしてきますが・・・
もちろん,そんなことはありません。
アキレスは亀を追い越すはずなので,ゼノンの逆説,なにかがおかしいです。
どこがおかしいか,わかりますか?

ということで,ゼノンの説明をScratchで再現してみました。
アキレス役を猫,亀役を怪しいUFOが担っています。
2人の間は,はじめ,距離L離れているとします。
アキレス(猫)の速さが亀(UFO)の2倍の時,アキレスが2L進めば亀に追いつくはずなのですが・・・


 
2人の距離は徐々に狭まってくるのですが,アキレス(猫)は追いつけません。
動画では8回でやめましたが,この追いかけっこは「無限」に繰り返されます。
「無限」といわれると永遠に追いつけなさそうな気にさせられるのが,この逆説の難しいところ。
無限に繰り返されますが,アキレス(猫)と亀(UFO)の進んだ距離の和や時間の和は,有限の値に収束します。
この場合,アキレス(猫)が進んだ距離の和は2Lになり,亀(UFO)の進んだ距離の和はLになるので,無事,アキレスは追いつきます。
無限にある数の和が有限になるのは不思議な気がしますが,これは,数IIIで習う無限等比級数で計算ができます。
結局,ゼノンの逆説は,アキレス(猫)が亀(UFO)に追いつくまでの様子を説明しているのでした。

高校2年生の皆さんは,数IIの終盤で微分・積分を習います。
ここで本格的に無限の取り扱いが始まります。
さらに数IIIでも微分・積分を習います。
大学でも理工系や経済系などでは,やっぱり微分・積分を習います。
人体でいえばアキレス腱なみに大事な微分・積分。
しっかり学んでおきたい皆さんは,この機会に,ぜひKEC高槻本校までお問い合わせください。

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