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ボスコーンの死刑囚たち
難易度:★★★  
?千夜一夜 2022/01/07 18:12
 
.o○(なんだー、また囚人問題か…飽きた)

…と、思わないで頂ければ幸いです。 ……たぶん……ですけれども、ひと味違います。

――

とある宙域。艦橋にて、レヒスト少尉が指定時刻に直立不動の姿勢で待っていると、通信機から恐ろしい声が流れた。

「ボスコーンを代表してヘルマスより。おまえの報告は完全でもなく決定的でもない。」

映像が無いことが、より凄みを増幅しているためか、レヒスト少尉は自分の身体が震えるのを抑えきれなくなった。

ヘルマスは言った。
「報告書を精査分析することにより、レヒスト、お前の結論は誤りであると断定できる。すなわち、お前は3名ともにスパイであり、死刑を行うと上申して来たが、正しく分析すれば、3名のうちレンズマン側からのスパイは1名だけであり、残りの2名は正真正銘、ボスコーンに忠誠を誓った者であると判るはずだ。しかしながら、この2名のようにスパイであると疑われてしまうような無能の者ならば確かに死んでしまうほうが良いかもしれない。」

レヒストは冷や汗をかきながらひとことだけ答えた。
「はっ。」

ヘルマスはいつもより丁寧に命令を下した。
「3名のうちルーダーはスパイであるから死刑、エリロイおよびにカーナンにも死刑を宣告せよ。ただし、スパイではない2名が死刑宣告のこの状況下で自らの有能さを証明できれば無罪放免し一階級を下げた上で隊列に復帰させよ。通信を終わる。」

レヒスト少尉は過去にない事態に動揺したが、やがてひとつのことに思い至った。今回の処置を間違えれば自分こそが無能の罪ゆえに死刑となるのだと。
きちんと事案を処理して再度報告すればこれまでの貢献に鑑みて自分の首はかろうじてつながるに違いない。
若干の準備をした後、艦橋を出て営倉に向かったレヒストは3名の死刑囚を牢屋から引き出し、次のように話した。

「ここにゲーム用のカードが7枚ある。裏からみればどれも同じで、表には単色で、赤、橙、黄、緑、青、白、黒にカラーリングをしてある。」

レヒストは看守に命じて、カードをよく切り混ぜた上で、ルーダーに1枚を、エリロイに3枚を、カーナンには3枚を、囚人たちの前の卓上に伏せて配った。

レヒストは続けた。
「今、配られたカードを他の2名にけして見せてはならぬ。自分に配られたカードの色を確認せよ。」

3名はそっとカードの表の色を確認した。

レヒストは冷酷に言い放った。
「諸君、君たちはボスコーンにとって有害であるので全員、本日の夜に死刑、銃殺とする。」

みじろぐエリロイとカーナン。そしてルーダーのみは目を瞑りながらも平静であった。

レヒストは話を続けた。
「ただし、7色のカードのそれぞれについて、誰にどの色が配布されたかについて全てを確実に知ることが出来た者については死刑を免じると約束しよう。自分が無実だと思う者にはチャンスだ。だが、たとえ無実であっても正しく思考できないようであれば遠慮なく死刑とさせてもらう。」

エリロイが抗議した。
「スパイはルーダーだけです。」

レヒストは更に冷酷さを増して言い放った。
「よかろう、ならばエリロイ・カーナンの2名だけが生き残るようにするのが、お前たちエリロイ・カーナンにとっての正しい思考としよう。両名のうち片方だけ生き残るような思考は許さないこととする、死刑だ。無能だからだ。また、お前たちのみならずルーダーが生き残る状況を発生させても、お前たちは2人とも死刑とする。無能だからだ。」

カーナンは囁いた。「エリロイよ、ハードルをあげやがって…」

ここではじめてルーダーが口を開いた。
「少尉殿。どうやって他人のカードの色を知るんでさあ?」

レヒストは静かに言った。
「今から船内時間の夕刻まで、お前たちはここで、互いに好きなだけなんでも会話してよい。ただし、内緒話は禁じる。すなわち。囚人一人の発言は必ず他の2人の囚人にも聞こえるようにしなければならない。私と看守は、お前たちが正しく思考し正しく行動するかどうか、ここで見ていることとする。以上だ。」

――

【問題】
エリロイとカーナンは、7色のカードが誰に配布されたのかについてを完全に知ることができました。一方で、ルーダーにはそのことを知ることが完全にはできませんでした。かくしてルーダーのみが死刑となったのです。レヒストはことの顛末をつぶさに観察し、内容をまとめてヘルマスに報告しました。エリロイとカーナンは、確かに自分達がボスコーンにとって必要とされる有能な人材であることを証明したのです。

果たして、エリロイとカーナンが取ったその方法とは?

――

話が長いのは仕様です、申し訳ありません。
 
Answer 
色々な解が寄せられるとは存じますけれども。想定解としてひとつの例を。

まず、エリロイは次のような準備をします。

@(123) (345) (561) (246) の中から好きなものをランダムにひとつ選びます。

A自分が持っているカードの色がABCだとしてランダムに並べかえます。

Bここまで@とAとで作ったものを使い、自分のカードの各色に数値を1対1に割り振ります。

――
ここまでの例を。
(345)を選び、CABに並び替えた
だとしましょう。⇔@A
Cには3を、Aには4を、Bには5を割り振ります。⇔B
――

Cついで、自分のカードにある以外の4色に、未使用の数値をランダムに割り付けます。
――
さきほどの例の続きを行うと
四色DEFGに
1,2,6,7を、ランダムに1対1に割り付けます。たとえば
Dに7、Eに1、Fに6、Gに2、などとします。
――

以上でエリロイの準備は終わりです。次は…

Dエリロイは発言します。
「以後、各色を数値で呼ぶこととする。その内訳は(準備段階で決めたものを大事なところは伏せながら説明)とする。」

Eさらにエリロイは発言します。
「私の3枚のカードの色の組み合わせは、(123) (345) (561) (246) のうちのどれかひとつだ。カーナン、君には既に私のカードの色が判明したので、同時にルーダーのカードの色もわかったはず、それを私に教えてくれたまえ。」

Fカーナンの発言によりエリロイも全ての色の行き先が判明します。

――

若干の補足を。

(123) (345) (561) (246)
がエリロイの色の4候補です。ルーダーが7をもっているとき、ルーダー視点では、候補をこれ以上絞れません。消しこむ根拠がないからです。また、ルーダーが7以外をもっているとき、候補はふたつに絞られますが、どちらであるかを判定する根拠はありません。
一方、カーナン視点では4候補のうち3候補を必ず消しこむことができます。

――

ここまでが出題時に想定していた解です。

――

さて、次に。

なるほどさんによる解について考えてみました。

ルーダー視点でどけまでわかるのかについてジミチなチェックをしてみます。

・赤=0、橙=1、黄=2、緑=3、青=4、白=5、黒=6 と数値化することを宣言しておきます。
・エリロイおよびにカーナンの両名が、自分に配られたカードの色を数値化し合計を求めそれを7で割った余りを公開します。

上記の事態ではルーダーには配布されたカードの色についての全容がわからないことを下記に示しておきます。

以下、エリロイ、カーナンの区別をしません。

両者の余りが等しいケースを◆、等しくないケースを◎で表します。

両者の余りの組み合わせは全28通りになります。そのおのおのについてルーダーに配られた色の数も決まります。ルーダーの数を末尾において、両名の余りの一覧をまずは書いておきます。ただし、余りが小さいほうを先に、大きいほうを後にします。

◆000
◎016
◎025
◎034
◎043
◎052
◎061
◆115
◎124
◎133
◎142
◎151
◎160
◆223
◎232
◎241
◎250
◎266
◆331
◎340
◎356
◎365
◆446
◎455
◎464
◆554
◎563
◆662

各パターンごとにルーダー視点で得られる情報をみていきます。

◆000
・(124 356 0)
・(356 124 0)
の区別がつかない

◆115
・(026 134 5)
・(134 026 5)
の区別がつかない

◆223
・(045 126 3)
・(126 045 3)
の区別がつかない

◆331
・(046 235 1)
・(235 046 1)
の区別がつかない

◆446
・(013 245 6)
・(245 013 6)
の区別がつかない

◆554
・(023 156 4)
・(156 023 4)
の区別がつかない

◆662
・(015 346 2)
・(346 015 2)
の区別がつかない


以下、◆以外の組み合わせを◎であらわすこととします。


◎016
・(034 125 6)
・(025 134 6)
・(124 035 6)
の区別がつかない

◎025
・(034 126 5)
・(016 234 5)
・(124 036 5)
の区別がつかない

◎034
・(025 136 4)
・(016 235 4)
・(356 012 4)
の区別がつかない

◎043
・(025 146 3)
・(016 245 3)
・(124 056 3)
の区別がつかない

◎052
・(034 156 2)
・(016 345 2)
・(356 014 2)
の区別がつかない

◎061
・(034 256 1)
・(025 346 1)
・(356 024 1)
の区別がつかない

◎124
・(026 135 4)
・(035 126 4)
・(125 036 4)
の区別がつかない

◎133
・(026 145 3)
・(125 046 3)
・(456 012 3)
の区別がつかない

◎142
・(035 146 2)
・(134 056 2)
・(456 013 2)
の区別がつかない

◎151
・(026 345 1)
・(035 246 1)
・(456 023 1)
の区別がつかない

◎160
・(125 346 0)
・(134 256 0)
・(456 123 0)
の区別がつかない

◎232
・(036 145 2)
・(045 136 2)
・(135 046 2)
の区別がつかない

◎241
・(036 245 1)
・(045 236 1)
・(234 056 1)
の区別がつかない

◎250
・(126 345 0)
・(135 246 0)
・(234 156 0)
の区別がつかない

◎266
・(045 123 6)
・(135 024 6)
・(234 015 6)
の区別がつかない

◎340
・(145 236 0)
・(136 245 0)
・(235 146 0)
の区別がつかない

◎356
・(012 345 6)
・(145 023 6)
・(235 014 6)
の区別がつかない

◎365
・(012 346 5)
・(046 123 5)
・(136 024 5)
の区別がつかない

◎455
・(013 246 5)
・(146 023 5)
・(236 014 5)
の区別がつかない

◎464
・(013 256 4)
・(056 123 4)
・(236 015 4)
の区別がつかない

◎563
014 156 246
015 024 256
・(014 256 3)
・(156 024 3)
・(246 015 3)
の区別がつかない

以上のように◎の21通りについて、ルーダーは自分のカードの色の数以外に確定情報を全くもちえません。

ここまで、なるほどさんによる解でルーダーが何も確実なことを知り得ないことを考察しました。

――

さて次に。

a2wz0ahz さんによる解で、ルーダーになにがわかるのかについて確認したいと思います。

エリロイがカレンダーの各曜日にカードの色を割り当てました。月〜日までに1〜7の数字を割り当てます。するとエリロイの発言は次のようなものになります。

「私のカードの色は、カレンダー上で、124 か 235 か 346 か 457 か 561 か 672 か 713 の7通りのうちどれかです。」

ルーダーは自分のカードの色に割り当てられた曜日の数値を知っています。この数値があらわれるのは先の7通りのうち3通りであってこの3通りはエリロイの手持ちとしてはありえないとわかります。残りの4通りのどれであるかについては全く手がかりがありません。

カーナン視点では、自分に割り当てられた色の数値を鑑みることで、7通りのうち6通りがありえないことを即座に判断できます。したがってカーナンにはエリロイに割り当てられた色がわかります。同時に、ルーダーの色もわかります。

カーナンが、「ルーダーの色」をエリロイに教えることで、エリロイはカーナンが有するカードの色がわかりますが、この時点でルーダーの知っている情報は変わりません。相変わらず4通りのうちどれだろうか?との疑問が消えないままです。

――

a2wz0ahz さんによる解を拝見していて次のような別解もあると思いました。

エリロイ「各色に番号をつけるよ(省略)私の色は 123 145 167 246 257 347 356 のうちどれかだ、さあカーナン、ルーダーの色を教えてくれ。」

これでいけるのは図解で一発でわかります。

◆FANO平面
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/FanoMnemonic.PNG/220px-FanoMnemonic.PNG
■
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