はい、この問題は非常に興味深く、初めて聞く人の多くは信じられないと感じるでしょう。このいわゆる「ジャガイモのパラドックス」についてお話ししましょう。
ジャガイモのパラドックスとは?
ジャガイモのパラドックス(Potato Paradox)は、実は厳密な意味での「パラドックス」ではありません。むしろ、あなたを驚かせる数学の奇妙な問題といった方が適切でしょう。これは、パーセンテージの問題を扱う際、私たちの直感がどれほど当てにならないかを浮き彫りにします。
問題は以下の通りです。
あなたは100kgのジャガイモを持っていて、その99%が水分です。
これらのジャガイモを一日中天日干しにしたところ、水分がいくらか蒸発し、水分の含有量が98%にまで減りました。
問題:さて、これらのジャガイモは今、何kgになっているでしょうか?
あなたの最初の反応は、何kgでしょうか?多くの人はこう推測するでしょう。「99kg?」「98kg?」。いずれにせよ、100kgよりほんの少し減るだけだろう、と。
しかし、正解は50kgです。
衝撃的だと思いませんか?重さがなんと半分にまで減ってしまったのです!それでは、一体何が起こっているのか、詳しく見ていきましょう。
なぜこうなるのか?私たちの直感はどこで間違っていたのか?
私たちの直感が間違っているのは、無意識のうちに「水分が99%から98%に減った」という変化を、わずか「1%」の変化だと捉えてしまう点です。しかし、最も重要な一点を見落としています。このパーセンテージは、絶えず変化する総重量に対するものである、ということです。
この謎を解く鍵は、不変のものに注目することです。天日干しにしても、量が減らないものは何でしょうか?
それは**「ジャガイモの固形分」**(つまり、ジャガイモの中の水分以外の固体部分)です。
順を追って分解していきましょう
焦らず、最も簡単な小学校の算数を使って計算してみましょう。
1. 天日干しにする前
- 総重量:100kg
- 水分が占める割合:99%
- ジャガイモの固形分が占める割合:100% - 99% = 1%
では、「ジャガイモの固形分」の絶対量が何kgになるか計算してみましょう。
100kg × 1% = 1kg
さあ、この重要な数字を覚えておいてください。どれだけ干しても、この1kgの「ジャガイモの固形分」は蒸発することはありません。
2. 天日干しにした後
さて、ジャガイモをしばらく干した後、何が変化したでしょうか?
- 水分が蒸発し、総重量が軽くなりました(現時点では不明なので、Xとします)。
- 水分が占める割合は、**98%**にまで下がりました。
では、この時「ジャガイモの固形分」が占める割合はどれくらいになるでしょうか?
100% - 98% = 2%
お分かりでしょうか?水分のパーセンテージはわずか1%しか下がっていませんが、「ジャガイモの固形分」のパーセンテージは1%から倍増して2%になったのです!
3. 方程式を立てて、答えを導き出す
これで、新たな関係性が導き出されます。
- 干した後の総重量(X) × 2% = 「ジャガイモの固形分」の重量
そして、「ジャガイモの固形分」の重量は常に1kgであることを私たちは知っています。したがって、
X * 2% = 1kg
この方程式を解くと、
X = 1kg / 2%
X = 1kg / 0.02
X = 50kg
ほら、このように答えが出ました。天日干しにした後のジャガイモの総重量は、50kgなのです。
別の角度から、完全に理解してもらいましょう
もし、まだ少し分かりにくいと感じるなら、別の例え話をしましょう。
想像してみてください。あなたは「飲み物」が入ったコップを持っていて、その中に角砂糖が1個(ジャガイモの固形分)と水が99滴(水分)入っています。この時、角砂糖の濃度は1/100、つまり1%です。
さて、この飲み物の角砂糖の濃度を倍にしたい、つまり2%にしたいとします。どうすれば良いでしょうか?
角砂糖を追加することはできません。なぜなら「ジャガイモの固形分」の量は固定されているからです。あなたができる唯一のことは、水を減らすことです。
角砂糖1個の濃度を2%(つまり1/50)にするためには、コップの中の「全体の量」(角砂糖+水)は50単位しかあってはいけません。したがって、水を99滴から49滴に減らす必要があります。
角砂糖1個 + 水49滴 = 合計50単位
これで、角砂糖の濃度は1 / 50 = 2%
になります。
ほら、角砂糖の濃度を1%から2%に上げるためには、溶液全体の量を半分にしなければならないのです。ジャガイモのパラドックスも、全く同じ原理です。
まとめ
ジャガイモのパラドックスの核心は以下の点にあります。
- 不変量に注目すること:この問題では、「ジャガイモの固形分」の絶対重量がそれに当たります。
- 相対的な関係を理解すること:総重量が減少すると、その不変の部分が占める「パーセンテージ」は急激に上昇します。1%から2%への「倍増」効果が、総重量の「半減」に直接繋がるのです。
ですから、これは論理的なパラドックスではなく、私たちの直感に挑戦する数学の問題なのです。次に誰かがこの問題をあなたに出してきたら、この原理を説明してあげることができますよ!