■天秤数の図形表現

 両皿てんびんにおいて、1,3,3^2,3^3,・・・という分銅を使うとすべての整数量が量りとれるという、とっつきやすく面白いコラムを見つけたので試してみた。   (中川宏)

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 27までは頭で逐一計算して、数式を分銅ごとの表にしてみると規則が見えたので、81まで延長してみた。量りとるべき物とは反対側の皿に載せる分銅は+、同じ皿に載せる分銅は−で表記し、色分けしたところ、フラクタクルのような美しい模様ができた。

 同じ色の塊をみると、分銅の量とおなじ数ならんでいること、また正の分銅の一塊の中央と、その分銅量は対応していることがわかる。

 一般に、整数量Nを量りとるときに使う分銅とその符号(+、−、0=使用しない)は次のように決まる。

[1]まず、Nを3で割る。そのときの余りが

 0なら、0

 1なら、+

 2なら、−   の1分銅を使う。

[2]つづいて、Nを9で割る。そのときの余りが

 8、0、1なら、0

 2,3,4なら、+

 5,6,7なら、−    の3分銅を使う。

[3]一般に、3n分銅(n>1)の符号は、Nを(3n+1)で割ったときの余りが、

 3n+1−(1+3n-1)〜(3n)−1、0、1〜(1+3n-1)なら、0

 3n-1+2〜(1+3n-1)+3nなら、+

 3n-1+2+3n〜(1+3n-1)+3n+3nなら、−

であり、これは、3nがNを越える一歩手前まで繰り返す。

Nよりひとつ大きい分銅については、

 その分銅の量/2>Nなら、0

 その分銅の量/2<Nなら、+ となる。

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