数当てゲームの規則を文字式で説明する
授業で、二人組になり、次のような数当てを行うことになった。①一方が、十の位と一の位がともに0でない二桁の整数を書く。②もう一方が、その数の十の位と一の位を入れ替えた数を作る。③二つの数のうち大きい方から小さい方を引き、その差を9で割る。実際に、52と25では27÷9=3、71と17では54÷9=6、89と98では9÷9=1となった。生徒Aは「答えはいつも、もとの数の二つの位の数字の差になっている」と主張した。生徒Bは「89と98のとき、数字の差は1で、たまたまそうなっただけかもしれない」と疑い、生徒Cは「答えが4になる二桁の整数を、大きい方から小さい方を引く操作で全部知りたい」と言った。ただし、位を入れ替えた数が一桁にならないよう、どの位にも0は使わない。また、二つの数が同じになる場合は考えない。教師は、例を増やすだけでなく、十の位をa、一の位をbとして説明させ、さらにCの問いでは、aとbの関係から候補を落とさずに挙げるよう指示した。ノートには、計算の結果だけでなく、なぜ9でくくれるのか、文字式の変形を省略せずに書くこと。この活動は、式による説明と場合分けを同時に練習する小単元の導入である。
1. 十の位をa、一の位をbとして、操作の結果を文字式で表し、生徒Aの主張が常に成り立つか説明しなさい。また、生徒Bの「89と98はたまたま」という疑問に答えなさい。
Read the worked answer
もとの数を10a+b、入れ替えた数を10b+aとおく。a、bは1以上9以下である。大きい方から小さい方を引くので、差は |(10a+b)-(10b+a)|=|9(a-b)|=9|a-b| となる。これを9で割ると|a-b|である。よって答えは二つの位の数字の差(絶対値)になり、Aの主張は「差」を絶対値と解釈すれば常に成り立つ。89と98では|8-9|=1で、9×1=9を9で割った結果であり、偶然ではない。a=bのときは差が0で、答えも0になる。
2. 答えが4になる二桁の整数を、十の位が一の位より大きいものに限ってすべて求めなさい。
Read the worked answer
答えはa-b=4である。b=1、2、3、4、5に対してa=5、6、7、8、9となり、51、62、73、84、95の5つ。b=6以上ではa=10以上になるので不適。逆に十の位が一の位より小さい場合は15、26、37、48、59もあるが、条件から除く。
3. 答えが9になることはあるか。ある場合は例を、ない場合は理由を書きなさい。
Read the worked answer
条件よりa、bは1から9までなので、|a-b|の最大は8である。したがって答えが9になることはない。もし0を位に使えるなら90と09で9になるが、本問では0を使わないと決めているので除外される。