長針と短針の角度が95°になる時間

長針と短針の角度が95°になる時間

時計の時刻に関する問題は、小学校の算数の他、公務員試験の数的推理などにおいても出題され、また解き方もいろいろあります。

問題


時計を見たとき、図のように長針はちょうど文字盤の目盛りをさしていて、長針と短針のなす角が95度になっています。
さて現在の時刻は何時何分ですか。ただし、この時計は「12」の目もりの位置が分かりません。

問題文を翻訳してみる

翻訳というと英語などの外国語から日本語へというイメージがあるかもしれませんが、ここでいう翻訳は、複雑な問題文や難解な問題文、あるいは解きにくい形の問題文を、わかりやすく解きやすい形の文章に変えるということになります。
この問題を別の言い方で考えてみると、次のように言い換えることができます。


正確な時計があります。
今、長針がちょうど文字盤の目盛りを指していて、かつ長針と短針がつくる角度が95度になっています。
さて、今この時間は、何時何分でしょうか?

問題の解法と予備知識

この問題の解答方法はいくつかあります。
そのうちの一つをご紹介します。


まずは、この問題を解くにあたり最低限必要な知識は、短針と長針が単位時間に動く距離(角度)です。


知識としては、「長針は1分間に6°、短針は1分間に0.5°動く」という知識が必要ですが、これは暗記する必要なんてありません。


長針は1時間で時計の文字盤を1周する、つまり360°動くわけですので、1分間では、360°÷60分=6°/分動きます。


短針は、12時間で文字盤を1周するので、1時間では360°÷12時間=30°/時動きますので、分になおせば、1時間は60分なので、1分間では30°÷60分=0.5°/分動くことがわかります。

制限されたもの(長針)から攻めていく

この問題で、長針は文字盤の丁度目盛りと重なっているということなので、時計の文字盤の1~12までのところのいずれかにあるので、12ケースの可能性しかありません。


12ケースについて、12時(0時)のところを0°として、角度を出してみます。
すると、長針がある位置は、文字盤の目盛りと一致するので、12時のところから数えて、30°、60°、90°というように、30°ずつ増えた角度の位置にあることがわかります。


次に、短針は長針と95°ズレた位置にあるので、12のケースについてそれぞれ、時計回りに95°ズレた位置にある場合と、反時計回りに95°ズレた位置にある場合があります。


その角度を一覧表を作り書き込みます。


計算は、30°ずつずらしていけばいいだけなので簡単です。


文字盤 長針時間 長針の位置 プラス95° マイナス95°
12 0分 95° 265°
1 5分 30° 125° 295°
2 10分 60° 155° 325°
3 15分 90° 185° 355°
4 20分 120° 215° 25°
5 25分 150° 245° 55°
6 30分 180° 275° 85°
7 35分 210° 305° 115°
8 40分 240° 335° 145°
9 45分 270° 175°
10 50分 300° 35° 205°
11 55分 330° 65° 235°

短針が取り得る位置を検討する

長針が文字盤のいずれかの目盛りの位置にあるとき、短針が取り得る位置を検討します。
つまり、毎時0分、5分、10分、15分、20分、25分、30分、35分、40分、45分、50分、55分のとき、短針は1分に0.5°動くので、それぞれの文字盤の目盛りがらう位置からそれぞれ、0°、2.5°、5°、7.5°、10°、12.5°、15°、17.5°、20°、22.5°、25°、27.5°進んだ位置にあることになります。


長針は、角度として30の倍数になる位置にあり、そこから短針は95°ズレた位置にあることから、短針がある位置の角度の一の位は、5である必要があります。


つまり、可能性としては、長針が10分、30分、50分の位置にあるケースのみにしぼられます。


文字盤 長針時間 長針の位置 プラス95° マイナス95° 短針(文字盤+)
12 0分 95° 265° 0°
1 5分 30° 125° 295° 2.5°
2 10分 60° 155° 325°
3 15分 90° 185° 355° 7.5°
4 20分 120° 215° 25° 10°
5 25分 150° 245° 55° 12.5°
6 30分 180° 275° 85° 15°
7 35分 210° 305° 115° 17.5°
8 40分 240° 335° 145° 20°
9 45分 270° 175° 22.5°
10 50分 300° 35° 205° 25°
11 55分 330° 65° 235° 27.5°


それぞれのケースを検証

〇時10分とした場合、長針は60°の位置にあり、短針は155°の位置か325°の位置にあるはずです。
長針が10分の位置なので、短針は文字盤の目盛りから5°進んだところにあるため、5°を引きます。
155-5=150となり、ちょうど30の倍数の150°になります。
つまり、短針は150°(5時の位置)から10分進んだ位置にあることがわかるので、5時10分に長針と短針の角度が95°になることがわかります。


同様にして、325-5=320となりますが、30の倍数でないので、ちょうど95°にはならないことがわかります。


〇時30分とした場合、長針は180°の位置にあり、短針は275°の位置か85°の位置にあるはずです。
長針が30分の位置なので、短針は文字盤の目盛りから15°進んだところにあるため、15°を引きます。
275-15=260、85-15=70となり、30の倍数でないので、ちょうど95°にはならないことがわかります。


〇時50分とした場合、長針は300°の位置にあり、短針は35°の位置か205°の位置にあるはずです。
長針が50分の位置なので、短針は文字盤の目盛りから25°進んだところにあるため、25°を引きます。
35-25=10は、30の倍数でないので、ちょうど95°にはならないことがわかります。
一方、205-25=180となり、30の倍数になります。


つまり、短針は180°(6時の位置)から50分進んだ位置にあることがわかるので、6時50分に長針と短針の角度が95°になることがわかります。


したがって、長針と短針の角度が95°になる時間は2つあり、5時10分と、6時50分になります。