正方形状に並べた自然数の位置(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 正方形状に並べた自然数の位置(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
下の図のように,自然数を正方形状に並べていく.すなわち,$n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots$ の順に,上から 1 行目・左から $n$ 列目のところから下へ $n$ 行目まで進み,そこから左へ 1 列目まで進むように,続きの数を並べる.上から $i$ 行目,左から $j$ 列目の数を $(i,\ j)$ で表す.
\begin{enumerate}
\item[(1)] 上から 1 行目,左から $n$ 列目の数 $(1,\ n)$ を $n$ の式で表せ.
\item[(2)] $2000$ は上から何行目,左から何列目にあるか.
\end{enumerate}
図のように,第 $n$ 列の上端 $(1,\ n)$ から下へ $(n,\ n)$ まで進み,そこから左へ $(n,\ 1)$ まで進む「かぎ形」を第 $n$ 群とみると,第 $n$ 群には $2n-1$ 個の数が並ぶ.また $(n,\ 1)=n^2$ である(1 列目は $1,\ 4,\ 9,\ 16,\ \cdots$).
(1) $(1,\ n)$ は第 $n$ 群の最初の数であり,第 $n-1$ 群の最後の数 $(n-1)^2$ の次であるから
\[ (1,\ n)=(n-1)^2+1=n^2-2n+2 \]
(2) $44^2=1936<2000\leqq 2025=45^2$ であるから,$2000$ は第 45 群($1937$ から $2025$ まで)に含まれる.
第 45 群は $(1,\ 45)=1937$ から下へ $(45,\ 45)=1936+45=1981$ まで進み,そこから左へ進んで $(45,\ 1)=2025$ となる.$2000>1981$ であるから $2000$ は 45 行目にあり,$(45,\ j)=2025-(j-1)$ より
\[ 2025-(j-1)=2000 \quad\text{から}\quad j=26 \]
よって上から 45 行目,左から 26 列目
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