全プロセスの詳細解説
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リンゴ3個が2.4のときの7個の値段 5 ステップ
リンゴ3個の値段は2.4です。7個の値段を求めなさい。また、その計算をするにあたって何を仮定しなければならなかったかを求めなさい。
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この表の上下の行はどちらも同じ割合を表しており、主張の全体はこれに尽きます。上の行は与えられたペアで、3の横に 2.4 が並んでいます。下の行は求めたいペアで、7の横に未知数が並んでいます。したがって、分数 3/2.4 と分数 7/D は同じ値になります。
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分数は扱いづらいため分母を払います。両辺に 2.4 と D を同時に掛けると、それぞれの辺で分母が消えます。残るのが「たすき掛け」の関係であり、表の対角線上にある2数の積が互いに等しくなります。
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これで未知数は分数から抜け出しました。未知数にはその対角の向かい側にある数が掛けられており、求めるために必要な2つの数は、未知数と接していない方の対角線上にある数です。
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2.4 × 7 = 16.8 であり、16.8 ÷ 3 = 5.6 となります。
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丁寧な手順でも一度計算してみましょう。たすき掛けの法則の正体がよく分かるからです。2.4 ÷ 3 = 0.8 がリンゴ1個の値段であり、7 × 0.8 = 5.6 となります。たすき掛けとは、割り算を最後に回した単位量あたりの計算にほかならず、単位量の値が割り切れない複雑な数値であっても正しく機能するのはそのためです。
解答
マス目には 5.6 と表示されます。計算自体は簡単な半分にすぎず、その根拠となる前提こそが容易ではありません。たすき掛けは、価格が個数の一定の倍数であること——すなわち3個のときも7個のときも割合が同じであり、0個なら0であることを前提としています。同じリンゴを袋代 0.6 + 1個につき 0.6 と価格設定しても、3個の値段は変わらず 2.4 のままなので、問題文は一見影響を受けていないように見えます。しかし、このとき 7個の値段は 4.8 となり、マス目の表示は 0.8 だけ高くなりすぎます。1つの確認で見抜くことができます。一方の量を2倍にしたときに、もう一方の量も2倍になるかを確かめるのです。配送料、基本料金、初乗り運賃といった固定料金はあちこちに存在し、そのどれもが問題文の表現を一切変えることなく、表の前提を破綻させてしまいます。
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200に対する20%の増加と20%の減少 5 ステップ
200が20%増加し、次に20%減少します。増加の段階では100に対して120と記述されるため、200 × 120 ÷ 100 = 240 に達します。減少によって最終的にいくらになるかを求め、なぜ答えが200にならないのかを求めなさい。
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下の行は100に対する割合として変化を記述したものであり、この表の角のマスが誤って記入されやすいポイントです。20%の減少とは100に対して80を意味し、20ではありません。残った量は元の量の80%を保持しているからです。その角のマスに20を入れると、表からは48が得られますが、これは値引き額の大きさであり、新しい価格ではありません。
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80を当てはめると、たすき掛けはリンゴのときとまったく同じように機能します。新しい値 × 100 は 240 × 80 に等しくなります。
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これを 100 で割ると 192 となり、最初に開始した数値よりも 8 だけ小さくなります。
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原因は、2つの割合がそれぞれ異なる量を基準にして測定されていることにあります。増加によって加えられたのは 200 の 20% である 40 でした。一方、減少によって取り除かれたのは 240 の 20% である 48 でした。割合は同じでも金額は等しくありません。そして、引き算される方の金額が必然的に大きくなります。より大きな数値から差し引かれたためです。
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倍率として表せば1行で記述でき、その1行は表よりも多くのことを説明してくれます。1.2 × 0.8 = 0.96 であり、掛け算は順序によらないため、先に減少してから後に増加した場合でも、やはり 192 に着地します。
解答
マス目には 192 と表示されます。その背景には覚えておく価値のある代数の公式があります。(1 + p)(1 − p) = 1 − p² です。したがって、増加とそれと同等の減少を行った場合、どちらの順序で起こったとしても、常に元の量から p² だけ不足することになります。ここでは p = 0.2 であり、損失は 0.04 × 200 = 8 となります。これは丸め誤差のように思えるほど小さな値です。p = 0.5 の場合、同じ往復計算によって全体の 25% が失われます。20%の増加を本当に元に戻す減少は、20%では全くありません。元に戻すとは 1.2 で割ることを意味し、1 ÷ 1.2 = 0.8333、すなわち 16.67% の減少となります。これは、未知数を「変化前」の角のマスに移動させたのと同じ表の計算です。すなわち 240 × 100 ÷ 120 = 200 となります。
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学習の道すじ
多くのデータを1つの数字で:要約統計
参考文献 (5)
- Why the square works: Euclid, Elements, Book VI, Proposition 4 — "In equiangular triangles the sides about the equal angles are proportional." David E. Joyce's edition, Clark University.
- Brahmagupta and the transmission: Jens Høyrup, "Sanskrit-Prakrit Interaction in Elementary Mathematics as Reflected in Arabic and Italian Formulations of the Rule of Three — And Something More on the Rule Elsewhere", in Selected Essays on Pre- and Early Modern Mathematical Practice. Springer, 2019, pp. 131–156.
- The date of the Brāhmasphuṭasiddhānta: J. J. O'Connor and E. F. Robertson, "Brahmagupta", MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews.
- Merchant arithmetic in Latin Europe: Laurence Sigler (trans.), Fibonacci's Liber Abaci: Leonardo Pisano's Book of Calculation. Springer, 2002. ISBN 978-0-387-40737-1.
- The Lincoln quotation: Abraham Lincoln, autobiography written for Jesse W. Fell, 20 December 1859 — "I could read, write, and cipher to the Rule of Three; but that was all."