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。

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動画の総集編【高槻本校】

高槻本校のサイトやブログでは,動画をふくむものがいつかあります。
その総集編です。
先生が登場するものについては,タイトルの後に【〇〇〇】とつけています。

■講師の動画【斉藤ミルク先生】
https://www.youtube.com/watch?v=n1B0YzpgV9s&list=TLGGY4OCpqVAxhYzMTEyMjAyMw&t=2s

■講師の動画【梶山先生】
https://www.youtube.com/watch?v=_JLPnhUYo94&list=TLGGd1-LVpulOUYzMTEyMjAyMw&t=4s

■講師の動画【川渕先生】
https://www.youtube.com/watch?v=bqnYrKqng98&list=TLGGTq27JKfDgokzMTEyMjAyMw&t=4s

■講師の動画【???】
https://www.youtube.com/watch?v=B7w4JlMQIm0&list=TLGGZ2jn91OZgYIzMTEyMjAyMw

■トランプをシャッフル
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/44661

■コラッツ予想
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/43394

■波にのる
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/42631

■ウラムの螺旋
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/41586

■v-tグラフ
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/40690

■共通テスト試作問題
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/39225

■教科書に載っているプログラム
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/38693

■ゼノンの逆説
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/37558

■動く放物線
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/37243

■多角形の対角線の本数
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/37169

■速度の合成
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/34619

■全国学力テスト
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/34147

■池の周りをまわる
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/34062

■分身
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/33507

■ハート型
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/33188

■静電気【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/32294

■ニュートン法
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/29942

■ユークリッドの互除法
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/29268

■表面張力【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/28924

■正多角形
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/28831

■コリオリの力
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/28266

■扇風機【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/27686

■フーリエ級数
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/27629

■さいころを3回ふる
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/27457

■ほうきの重心【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/27402

■曲技飛行
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/27212

■一筆書き【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/27102

■長方形の辺上を動く点P
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/27008

■凍らせた麦茶【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/26920

■きつねうどん
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/26584

■光の屈折
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/26390

■空気の流れで持ち上がる【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/26337

■ドップラー効果
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/26163

■腕を振ってみると【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/26115

■放物線の焦点
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/25847

■動く十円玉【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/25685

■月食
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/25577

■大気圧【???】
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/25398

■楕円の焦点
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/25036

■三原色
https://www.prep.kec.ne.jp/blog/6069

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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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なかもず本校の良いところ!④     ~録画授業編~

こんにちは!KECなかもず本校の石野です!

塾では夏期講習が終わり、学校も夏休みが終わり2学期に突入し、
生徒達は一生懸命勉強に取り組んでいます💪
日が落ちると少し肌寒く、秋を感じる時期になってきましたね(^^)

今回紹介する「なかもず本校の良いところ」は…録画授業※大学受験科のみです!

「部活で授業に間に合わない」「外せない予定ができた」など
様々な理由で授業を欠席しないといけないことがあります。
欠席した時どうしよう…そんな不安もあると思います。

そんな時のために…

KECなかもず本校では授業を録画しているので欠席した授業を受けることが可能です!

しかも?!英語と数学は、職員の先生が常駐してくれていますので、質問ができます。

僕も何度もお世話になりました(笑)

また、欠席した分だけ視聴するだけではなく、復習としてもう一度授業を見直したり
色々な活用方法があります!


↑上の写真は録画した授業を視聴するためのPCです!

欠席時のサポートも充実している点もなかもず本校の魅力の一つだと僕は思います!

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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大阪府公立高校入試の日【高槻本校】

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。
大学受験の結果が続々届いています。
高槻本校だけで関関同立の合格者が80名以上、産近龍の合格者が90名以上出ています。
小中高一貫教育のKECでは、中学生からKECに通っている塾生が同志社大学や京都工芸繊維大学に合格しました!
現中3生も大学受験まで頑張ってほしいところですね!

大学受験の前に、まず、高校受験・・・
ということで、今日、3月10日(金)は公立高校入試の日。
KECでは、今年の大阪府公立高校入試にあわせ、解答速報を担当することになりました。
ぜひ、参考にしてください。

そして、高校受験が終われば、大学受験が待っています。
高槻本校では、3月11日から高校準備講座を開講します。
高校1年生から予備校をお探しの方向けには「新高1フレッシュ講座」を開講。
今年の高3生でも、フレッシュ講座から高槻本校に入学して関西学院大学に合格した塾生も出ました。
ぜひ、この機会に受講をご検討ください。

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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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テスト勉強中の質問 【高槻本校】

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。
小学生・中学生・高校生と,さまざまな学校の生徒が通うKEC高槻本校。
小学生の頃から高校卒業,そして大学入学後はアシスタントとして10年以上在籍する塾生がいます。
その一方,高校入学と同時にいったんお休みするものの,大学入試のために再びKECに戻ってくる塾生もいます。
先日も,お休みしていた高校生の塾生が大学入試のために戻ってきました。

高校入試と大学入試もふだんの勉強が大事です。
ふだんの勉強の成果を発揮する場といえば,まずは学校のテストです。
ということで,最近,中学生のテスト対策で忙しい高槻本校。
中2生から,理科の電気についての質問を受けました。
直流回路を楽しくたとえ話を交えて説明しました。

ついでに
「実は,KECのyoutubeチャンネルに授業の動画があるねんで」
と伝えたところ,別の生徒から
「先生,宣伝やん!」
とツッコまれました。
そこで,遠慮なく(?)宣伝をすると,KECのyoutubeチャンネルは以下の通りです。
中学生と高校生のワンポイントレッスン動画があります。

https://www.youtube.com/channel/UCLWkDYXqiSR9f91Fz_vghgw/videos

理科は苦手とする生徒が多い科目です。
たとえ話で楽しく説明するときもあるのですが,場合によっては中学生相手でも
「高校の物理で,電位というのを習ってな・・・」
と,ちょっと先取りして説明することもあります。
小学生・中学生・高校生とさまざまな学年を指導しているKECならではの光景です。
ついでに,天気の質問もあったので
「風が曲がるのはコリオリの力が原因の1つでな・・・」
「コリオリの力の動画は高槻本校のブログにあるで」
と伝えたところ
「また宣伝やん!」
と生徒からのツッコミが。
これも,高槻本校の日常の光景です。

【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

■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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