Weekend Mathematics問題/問題82



82.バスの待ち時間

Fさんは、最寄り駅からバスに乗って帰宅します。 Fさんが帰宅する時間はまちまちですが、その時間帯は A公園行とB団地行のバスがそれぞれ15分間隔で運行しています。 どちらに乗っても帰宅できるのですが、 あるとき、A公園行のバスに乗ることが多いことに気づいたFさんは統計をとってみました。 するとA公園行のバスに乗る回数と、B団地行のバスに乗る回数の比率はほぼ2:1でした。 これはどういうことでしょうか?



















答えと解説





答えと解説

解答・その1

(ペンネ−ム:やなせ)

B団地行きが8:00に出るとします。 A公園行きは8:10に出ます。 それぞれ15分間隔ででるので乗客の待ち時間は いずれ場合もB団地行きが5分間、A公園行きが10分間になるので 必然的に乗る回数はB1:A2になります。




解答・その2

(ペンネ−ム:なか)

バスの時刻表が、例えば、

A公園行き 毎時 05 20 35 50
B団地行き 毎時 10 25 40 55

となっていたと考えられます。 早く出発する方に乗るとすると、 B団地行きに乗るチャンスは、は1時間の間 に20分だけ、つまり1/3だけあります。



解答・その3

(ペンネ−ム:teki)

<答え> A公園行きのバスとB公園行きのバスは、どちらも15分間隔で運行されているが、 A公園行きのバスが出たあと、5分後にB公園行きのバスが出るようなダイヤにな っていた。 こういうダイヤだと、B公園行きのバスに乗る確率は、A公園行きのバスに乗る確率 の1/2になります。



解答・その4

(ペンネ−ム:テモ)

両方のバスが15分間隔で同じ条件だと思いがちですが、 実はそうではなかったのですね。 A公園行きのバスのほうが5分早く出るのですね。



解答・その5

(ペンネ−ム:Nと? )

ダイヤグラムがA公園行発は00分/15分/30分/45分、B団 地行発は05分/20分/35分/50分の様になっていれば、A公園 行のバスに乗る回数とB団地行のバスに乗る回数の比率はほぼ2:1に なることでしょう。




解答・その6

(ペンネ−ム:H.N)

答え
A公園行きのバス(Aバス)の5分後にB団地行きのバス(Bバス)がくるから

説明
Aバス、Bバスともに15分間隔でバスが運行されている。 Aバスがついてから5分後にBバスがきたとしよう。 するとAバスが行った後とBバスがくるまでの間5分間のあいだにFさんがバス停に着いたときBバスに乗り、 Bバスが行った後から次のAバスがくるまでの10分間にFさんがバス停に着いたときはAバスにのることになる。 このサイクルがつづくので、 つまり、それぞれのバスに乗る割合はA:B=10;5=2:1とったのである。



解答・その7

(ペンネ−ム:巷の夢)

バスの来る間隔はどちらも15分だが、A公園行きは00,15,30,45,00,・・・、 という時刻に出、B団地行きは05,20,35,50,05,・・・という時刻に出るとする。
今、Fさんが駅に着く時刻を18:00〜19:00の一時間として考えると乗るバスは以下の表の様になる。 尚、到着時刻18:00〜18:05とは18:00ジャスト18:05未満とする。

駅に着く時刻乗るバスA乗るバスB
18:00〜18:05 
18:05〜18:10 
18:10〜18:15 
18:15〜18:20 
18:20〜18:25 
18:25〜18:30 
18:30〜18:35 
18:35〜18:40 
18:40〜18:45 
18:45〜18:50 
18:50〜18:55 
18:55〜19:00 

この表からも明らかな様に乗るバスAとBの比は2:1である。



解答・その8

(ペンネ−ム:ひろぽん)

1.まず、同時に2種類のバスが到着することを、考えます。 このとき、常に「A公園行→B団地行」の順番で、到着していると仮定します。 すると、全て、「A公園行き」を選択することになります。

2.次に、「A公園行き」の出発後、1分後に「B団地行き」が到着する場合を考えると、 後者に乗るためには、

   『「A公園行き」が出発した後の、1分間以内に、「B団地行き」が着く』

という、条件になります。 すると、15分おきにバスが運行されていますので、60分で考えると、 その機会は、4回ありますので、4回×1分=4分。 残りの56分は、すべて「A公園行き」を選択する機会となりますので、

   A:B=56:4

となります。

3.以上の考察から、 A:B=2:1=40分:20分となるためには、 20分÷4回=5分、すなわち、

   『「A公園行き」が出発後、5分後に「B団地行き」が出発する』

という、運行スケジュールがとられていることになります。



解答・その9

(ペンネ−ム:リナライ)

解答:A公園行きバス(以降A)の待ち時間とB団地行きバス(以降B)の待ち時間はそれぞれ15分間隔で A→B→Aの順番で来ます
この矢印の間に来た時は次のバスに乗ると考えて、A:B=2:1なのだから A→Bは5分間隔、B→Aは10分間隔です

……これだけの説明じゃわからない?じゃ、もう少し詳しく説明します

まず、F君が帰宅する時間はまちまちなので、当然バスに乗る時間もまちまちです
このことから、一定の時間内で、どの時間のバスに乗るとしても、確率は均一となります で、前述の通り、A→B→Aの順で来てA:B=2:1になるから

    ―A―B――A―

上のような間隔になります
で、15分間隔でバスが来るので15分を2+1=3等分して―1つの間隔が5分と分かります
以上より、A→Bは5分、B→Aは10分の待ち時間にF君が来るので、『A:Bは2:1の比率になります』



解答・その10

(ペンネ−ム:夜ふかしのつらいおじさん)

A公園行のバスが発車してほぼ5分後にB団地行のバスが発車するというダイヤ になっています。
Fさんが乗るバスは、Fさんが最寄り駅に到着してから最初に来る(または最初 に出発する)バスです。
Fさんが帰宅する時間がまちまちということは、最寄り駅に到着する時間帯では どの時刻に到着することも同じように起こると考えます。(Fさんは仕事場から 最寄り駅まで歩いて来ると考えられる)
すると、A公園行のバスに乗る回数とB団地行のバスに乗る回数の比率がほぼ 2:1ということは、A公園行のバスとB団地行のバスの最大待ち時間がほぼ 2:1ということです。
つまり次のような状態です。(点「・」と点の間隔は1分)

・・A・・・・・・・・・・・・・・A・・・・・・・・・・・・・・A・・・・・・・
・・・・・・・B・・・・・・・・・・・・・・B・・・・・・・・・・・・・・B・・




解答・その11

(ペンネ−ム:SOU)

「A公園行のバスが出発し、5分後にB団地行のばすが出発。その10分後にA公園行の バスが出発し、その5分後にB団地行のバスが・・・」
といった感じのダイヤになっていれば、並んだときにそれがA公園行のバスの待ちで ある可能性が、B団地行のバスの待ちである可能性の2倍になる。

・・→|←A公園行待ち10分→|←B公園行待ち5分→|←A公園行待ち10分→|←B公園行待ち5分→|←・・




解答・その12

(ペンネ−ム:小学名探偵)

答え B団地行きのバスが出発してからA公園行きのバスが出発するまでの間隔が10分で、 A公園行きのバスが出発してからB団地行きのバスが出発する間での間隔が5分であることが考えられます。

最寄り駅に着く時間を任意としますと、

 A公園行きのバスに乗る確率:B団地行きのバスに乗る確率
=B団地行きのバスが出発してからA公園行きのバスが出発するまでの間隔
:A公園行きのバスが出発してからB団地行きのバスが出発する間での間隔


になると考えられます。 なお、最寄り駅に着く可能性のある時間が、バスの運行間隔15分と互いに素の間隔、 例えば8分とした場合、 バスの運行間隔15分を15等分した時間スロットに1から15の番号を付けますと、 すべての時間スロットについて、最寄り駅 に降り立つ確率は等しくなります。 この場合も、B団地行きのバスが出発してからA公園行きのバスが出発するまでの間隔を10分とし、 他方を5分とすると、10個の時間スロットではA公園行きのバスに乗り、 5個の時間スロットではB団地行きのバスに乗ることになりますので、 乗車の確率は上と同様に2:1になります。




解答・その13

(ペンネ−ム:Toru)

バスAが出発した後、バスBが出発する前にバス停に到着すればBに乗ることになる と考えて、単純にこの時間が全体の1/3すなわち5分としてしまってよさそうです が、もうちょっと考えてみました。
バスA バスBともに15分間隔であるから、バスAが時間t=0で出発したとし、B がX分後に出発したとすればバスAの出発時刻は15N, バスBの出発時間は

    15N+X(N=0,1,2,--)とあらわされる。

ここでF氏が時間t〜t+dtにバス停に到着する確率をf(t)dt とすると、題意の条件は

    バスBに乗る確率: 

となるかと思 いますが、ここでf(t)はどんな分布をとると考えたらよいでしょう。
問題文からはFさんの帰宅時間はある時間帯のなかではまちまちと読めますから、 簡単のため

    f(t)=0 (t<T1, t>T2)    f(t)=a(一定) (T1≦t≦T2)

とし,T2-T1=Tとおい てPBの計算を試みます。T=15n+R(分)(n=1,2,------)(0≦R≦15)の時T1とRを変化 させて、

    nX/(15(n+1)-X) ≦PB≦(n+1)X/(15n+X)

これからPB=1/3 と置けば

    15n/(3n+2)≦X≦15(n+1)/(3n+1)

n=1,2,3--- としてこの値を書き出すとn=1: 3≦X≦7.5 n=2: 3.75≦X≦6.43 n=3: 4.09≦X≦6 n=4: 4.28≦X≦5.76 n=5: 4.41≦X≦5.63 n=6: 4.5≦X≦5.53 n=7: 4.57 ≦X≦5.46 n=8: 4.62≦X≦5.4 --------- というような感じです。Tが大きくない時 は帰宅時間帯の端の余り部分の影響が大きく出るわけですが、n=7〜8ぐらい、すな わち帰宅時間が2時間ぐらいばらつけば、ほぼX=5となると言ってよいのでしょう か?
ただF氏は駅からバスに乗るのですから、駅までは電車で来るとすると、電車の時 間は連続ではないので、この場合はこうした議論は成り立たないかも知れません。電 車が5分間隔で来て、どの電車に乗っている確率も同じとした場合、各時Aの出発時 刻が0,15,30,45,(分)で電車の到着が1,6,11,16,21,----とすると、乗り換え時間無 視してX=2,3,4,5 いずれでもPB=1/3が成り立ちそうです。逆に3分間隔として、 1,4,7,10,13---とすれば、X=5としてもPB=2/5 となってしまいます。電車の間隔が 15と素でTが十分長ければ大丈夫かな?などと、こんなところまで考えましたが、 まあこの辺で止めておきます。いろんな議論が出てきそうで、皆さんの解答が楽しみ です。面白い問題をありがとうございました。



解答・その14

(ペンネ−ム:杖のおじさん)

A公園行きバスとB団地行きのバスの運行時間の間隔は15分でA公園行きのバスに乗 る割合が2対1と多いとのことなので次の式が成り立ちます。

    15分/(2+1)=5分 

従ってA公園行きバスの発車した後、5分後にB団地行きのバスが到着、発車している ことになります。

今回もCASIO(カシオ) FX―870P  CASIO(カシオ) FX―890P のポッケ トコンピューター(ポケコン)で次のようなBasicプログラムを作って見ました。

10.INPUT“ナンプンゴト”,A
20.INPUT“ナンタイ1”;B
30.M=INT(A/(B+1)*100+0.5)/100
40.S=60*(M−INTM)
50.PRINT“Aイキ バス ノ”;M;“フン”;S;“ビョウゴ ニ Bイキ バス トウチャク、ハッシャ デス”
60.GOTO10

ナンプンゴトと聞いてきますので何分でも入力して見てください
ナンタイ1?と聞いてきますので2でも3でも入力して見てください
30行Mは分の計算で下3桁を四捨五入しています。
40行 Sは秒の計算です。
INPUT 文””の後、 変数の前が,(カンマ)の時は?マークが表示されませんが ;(セミコロン)の時は?が表示されます。 10行と20行の表示の違いを見て ください。

この問題の場合、ナンプンゴトと聞いてきますので 15 と入力します。
ナンタイ1?と聞いてきますので 2 と入力します。
答えは Aイキ バス ノ 5フン 0ビョウゴ ニ Bイキ バス トウチャク、 ハッシャ デス と表示されます。
いろいろやって見てください。



解答・その15

(ペンネ−ム:柿本 浩)

A公園行 − バスA、B団地行 − バスB と表記します。

<素直な解答>
バスAが出発してから次のバスAが到着するまでの時間は15分間。 これはバスBも同じです。 では、バスAが出発してからバスBが到着するまでの時間は?と考えると・・・

パターン1:バスAが出発してから7分半後にバスBが到着する場合
この場合
「バスAが出発してからバスBが到着するまでの時間」と
「バスBが出発してからバスAが到着するまでの時間」は共に7分半となり
7分半おきにバスAとバスBが交互に到着する事が分かります。

パターン2:バスAが出発してから5分後にバスBが到着する場合
この場合
「バスAが出発してからバスBが到着するまでの時間」は5分間で
「バスBが出発してからバスAが到着するまでの時間」は10分間となり
このサイクルを繰り返してゆく事が分かります。

つまりパターン1では
「次に来るバスがBである(バスB待ちの)時間帯」と
「次に来るバスがAである(バスA待ちの)時間帯」は同じ長さなので
バス停に着いた時刻がどちらに含まれるかの確率は半々ですが
パターン2では
「次に来るバスがBである(バスB待ちの)時間帯」よりも
「次に来るバスがAである(バスA待ちの)時間帯」の方が2倍の長さがあるため
バス停に着いた時刻がバスB待ちの時間帯に含まれる確率よりも
バスA待ちの時間帯に含まれる確率の方が2倍大きいと考えられます。

という事で
「バスAの5分後にバスBが到着するようなダイヤが組まれていたから」
ってのが答えです。



<素直でない解答>

「きっとバスBは利用客が多くて、満員で乗れない事があるんだよ」

「“どっちでも帰宅できる”けど、バスBの方が遠回りなんで 無意識的に避けてたんじゃないかな?」

「いやいや、バスAの利用客に美人が多いんだよ、絶対」

「そう言うなら“バスBにはいつもうるさいオバチャンが乗ってるから”  なんてのもアリだろ?」

「バス停にいつも数時間待ちの行列が出来てて、バスAはバスBの  2倍の定員数を持つ大型バスだった、ってのはどう?」

「人間の体には体内時計というものがありまして  本人はばらばらの時間に帰宅していたつもりでも  知らず知らず一定のサイクルを繰り返していたのですよ」

「バスBは15分置きに来るけど  3本に1本は通過するだけの急行バスだった、ってのは反則かな?」

「実はFさん自身がバスAの運転手で、3日に1回仕事と帰宅を兼ねて  バスAを運転するんだよ。他の日は客として乗る」

「単なる偶然じゃねぇの〜?  帰宅する時刻に一切偏りがない、なんて言い切れるはずがないから  バス停に着いた時刻も統計とって計算してみるべきだろ?  統計とってた間は、たまたまバスAに乗れる時間帯に帰宅する事が  多かっただけかもしれないぜ?」





解答・その16

(ペンネ−ム:aa)

A君を意識してしまうと、いろいろな回答がありそうです。 まずは、トンチ系の回答から・・・

A公園行きとB団地行きが同時刻に発車している場合、

a)バスの台数が、A公園行きが2台、B団地行きが1台の場合
  平均すれば、A:B=2:1になる(かな?)

b)A公園行きのバスに乗る乗客が、B公園行きよりも半分の場合
  A公園行きに乗ったほうが座れる(?)確率がB団地行きよりも2倍あるので、 平均すれば2:1になる(かな?)

c)A公園行きのバスの大きさ方がB公園行きの2倍の場合
  これはb)の変形。

d)A公園行きのバスの方が、b公園行きよりも2倍の確率で先にくる
  これはa)の変形。

で、本命はこっち

ある任意の時刻に最寄駅についたとき、バスの発車まで待つことになります。 もしA公園行きとB団地行きのバスが等間隔(この場合は7分30秒間隔)で運行されていると、 A公園行きとB団地行きのバスに乗る確率は、ほぼ1:1です。 これが2:1ということは、15分を10分と5分にわけて、たとえば以下のような発車時刻 になります。

  A公園行き:毎時00分、15分、30分、45分
  B団地行き:毎時05分、20分、35分、50分

A公園行きに乗るのは、B団地行きが発車した直後に駅に着いたとき。すなわち、
5〜15、20〜30、35〜45、50〜00の合計40分。
B団地行きに乗るのは、A公園行きが発車した直後に駅に着いたとき。すなわち、
0〜5、15〜20、30〜35、45〜50の合計20分。
A:Bがおおよそ2:1になる(なりそう)




解答・その17

(ペンネ−ム:高橋 道広)

解答1
B団地行きのバスの5分後にA団地行きのバスが出るので出発時間が  A公園(10分)B団地(5分)A団地(10分)...のようになっているから

解答2
バスの運行時間がまったく同じであるが B団地に住んでるいやな上司が一緒に なることがあるときは Fさんは A公園行きの方に乗るから

解答3
お互い7.5分間隔でバスが走っており、B団地にFさんの自宅があるけど 最近目 立ってきたおなかをどうにかすべく、週に2回は遠いA公園にいってジョギング をするから (あとの4回は2回づつ両方に乗るので 4:2=2:1) 土曜は休みではない  おお 数学的かつ日常的

そういえば 最近「小学生の算数の教科書にあるどじな問題」という話を読みま した。

「つるとカメの足の本数を数え、全体の数を数えるくらいなら はじめから 何 匹づついるか数えるべきだ」
「寝坊して 途中から走ったり 車で送ってもらったり とんでもない小学生だ」
「1つの長いすに4人づつすわらせたり6人づつ座らせたりする前にきちんと人 数を数えてから生徒を座らせるべきだ」
「下りのエレベーターを歩いて上る人」などなど..。
確かに算数問題の設定には無理があるかも...   ^_^;




解答・その18

(ペンネ−ム:kirkland)

A君「僕だったら間違いなくA公園行きに乗りますけどね。 だって、ブランコとかシーソーとか楽しそうじゃないですか!」
先生「君の意見はどうでもいいから、 2:1っていう条件について真面目に考えなさい。」
A君「2:1ねぇ……。そうだ!バスの長さの比ですよ!というか、バスの定員の比ですね。A公園行きのバスだと、二人 掛けの席を独り占めできるから幸せだとか。そうですよ、きっとFさんは太っていて、一人分の席だとお尻が収まら ないに違いない。はは〜ん、読めましたよ。FさんっていうのはFATのFですね!」
先生「論外です。そんな長いバスだと、曲がり角を曲がれません。」

  

A君「じゃあ、利用者数が1:2だからというのはどうでしょう。B団地行きの方が2倍混んでいるわけですから、肥満の Fさんとしては、すいているバスに乗りたいはずです。従って、2:1の割合でA公園行きに乗る。 どうです、これが正解でしょう!時間帯がよく分かりませんが、公園に行く人よりも団地へ帰る人の方が何となく多 そうですもんね。」
先生「だから〜、何で肥満とかにこだわるんだよ!そもそも、Fさんを含めて乗客がみんな終点まで行くとは限らんだろう! 公園だとか団地だとかは、この問題では関係ない!」
A君「それじゃあFさんは何を基準にしてバスを選ぶんですか?」
先生「多分Fさんは、できるだけ早く家に帰りたいんだろう。 だからこの際、乗り心地はどうでもいいことにしよう。」
A君「はは〜ん、Fさんは新婚さんですね〜。ところで、それぞれのバスの所要時間はどうなっているんですか?」
先生「はぁ?」
A君 「だって、右図のような路線だと所要時間が変わってきますよ。」
先生「うーん、面倒だけどそれも考慮してみるか。 まずA公園行きのバスの発車時刻を、0分、15分、30分、45分 ということにしてしまって、0〜15分の間だけで考えることにしよう。 15分周期で同じ事が繰り返されるのだから。」
A君「0分発のA公園行きのバス(以下、A)と 15分発のA公園行きのバス(以下、A15)の間に、B団地行きのバス (以下、B)が一本発車しますよね。Bはx分に発車することにします。 勿論、x分というのは0〜15分の間です。 Fさんが0〜15分の間に駅のバス乗り場に到着したとすると、 A15かBのどっちかに乗ることになるわけですね。」
先生「そうそう。所要時間については3パターン考えられるね。 まず、Fさんの降りるバス停(以下、バス停F)にA15の 方が先に到着してしまう場合。」
A君「これは考えるまでもなく、 Bを無視してA15に乗った方が早く家に帰れますね。だから、このパターンはダメです。」
先生「次に、Bの方がA15より先にバス停Fに到着する場合。」
A君「う〜ん、もしFさんが0〜x分の間に駅のバス乗り場に着けばBに乗った方がいいし、 x〜15分の間にバス乗り場 に着けばA15に乗るわけだから……。あっ分かりました!2:1というのは、待ち時間の比ですね! う〜んと、15分で、2:1で、ああやって、こうやって、……。xは5分です!こうなっていれば、Fさんは デタラメにバス乗り場に来るわけだから、Bxに乗る確率は3分の1になりますね。」
先生「さて、A15とBがバス停Fに同時に着く場合だ。」
A君「Fさんがx〜15分の間にバス乗り場に着いたときは、 さっきと同じようにA15に乗るしかないですね。でも、0〜x分の間にバス乗り場に着いたときは…?」
先生「BとA15のどちらに乗っても同じ時刻にバス停Fに着くんだから、1:1の割合で選ぶんじゃないかな。」
A君「理論上は、そうなるかもしれませんが、何ともインチキくさいですねぇ。だって例えば、Bの発車時刻の5秒前に バス乗り場に着いたりしたら、普通はBにむりやり駆け込み乗車するよりも、ゆったりとA15に乗る方を選ぶと思 いますがねえ〜。まぁ、1:1ということにしておきましょう。」
先生「珍しく素直だな」
A君「そろそろお子ちゃまは、お眠の時間なもんで、とっとと片づけちゃいましょう。え〜っと、x=10ですね。 これだと0〜x分の間にバス乗り場に着く確率が3分の2で、その半分の確率でBを選ぶんだから……、 Bに乗る確率はちょうど3分の1になります。それでは、みなさんおやすみなさ〜い。」
先生「何か突然おわっちゃったね。」
A君「zzz…」




正解者

teki SOU 小学名探偵
リナライ 杖のおじさん Nと?
ひろぽん 柿本 浩 テモ
やなせ Toru なか
夜ふかしのつらいおじさん 巷の夢 高橋 道広
aa H.N kirkland





まとめ

A公園行とB団地行のバスがそれぞれ15分間隔で来るとしたら、 条件は同じなのですから、乗る回数も同じはず?  それが2:1というのですから、実はもっと他の要因があるのではないか? と考えますが・・・。
皆さんの解答にあるように、同じ15分間隔でも2:1になります。
現実の世界でも、一見すると平等に見えて実は違うということ、ありそうですね。

「待ち時間」をグラフにしてみました。 t(時刻:分)をy(待ち時間:分)との関係です。 t=0,15にA公園行、t=5にB団地行としています。
この場合、A公園行の平均待ち時間は5分、B団地行の平均待ち時間は2.5分ということですから、 待ち時間の比も2:1になっています。

  







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