이곳 외계인들은 오직 질문만 한다. 이들은 정답이 '예'인 질문만 하는 긍정학파와 정답이 '아니오'인 질문만 하는 부정학파로 나뉜다.
어느 날 빨, 주, 노, 초, 파 다섯 외계인이 만나 다음과 같이 이야기했다.
빨: '초'는 P족인가?
주: '빨'과 나는 같은 종족인가?
노: '주'와 나는 같은 종족인가?
초: '주'는 그와 내가 다른 종족인지 질문할 수 있는가?
파: '노'는 그와 내가 같은 학파인지 질문할 수 있는가?
빨: '파'는 스스로가 부정학파인지 질문할 수 있는가?
주: '빨'은 스스로가 Q족인지 질문할 수 있는가?
노: 우리 다섯의 학파를 비교했을 때 '초'는 소수에 속하는가?
초: 우리 다섯의 종족을 비교했을 때 '노'는 다수에 속하는가?
파: 우리 다섯 중 나와 종족과 학파 모두 동일한 자가 존재하는가?
외계인 '파'의 종족과 학파는 무엇일까?
이 문제는 매우 어려운 논리문제로, 단순히 찍어서 맞추기에는 그 경우의 수가 5^(2×2)=3125개로 사실상 불가능에 가깝다.
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고 생각했으나 전현무씨가 놀라운 막대입으로 답을 알아내었다.
이번 글에서는 이 P족 Q족 긍정학파 부정학파 문제의 정확한 풀이를 쓰고자 한다. 풀이의 논리를 따라가면 자연스럽게 문제의 답이 오직 하나라는 것도 증명이 된다.
문제에 걸맞게 풀이가 매우 길고 길다. 필자의 능력의 한계로 짧은 풀이를 만들이 못 한 것일 수도 있으나 아무튼 이것이 필자가 만든 풀이이다.
풀이
풀이의 편의를 위해 문제상에 나온 질문들을 순서대로 1~10까지 매기겠다.
(1) 빨: '초'는 P족인가?
(2) 주: '빨'과 나는 같은 종족인가?
(3) 노: '주'와 나는 같은 종족인가?
(4) 초: '주'는 그와 내가 다른 종족인지 질문할 수 있는가?
(5) 파: '노'는 그와 내가 같은 학파인지 질문할 수 있는가?
(6) 빨: '파'는 스스로가 부정학파인지 질문할 수 있는가?
(7) 주: '빨'은 스스로가 Q족인지 질문할 수 있는가?
(8) 노: 우리 다섯의 학파를 비교했을 때 '초'는 소수에 속하는가?
(9) 초: 우리 다섯의 종족을 비교했을 때 '노'는 다수에 속하는가?
(10) 파: 우리 다섯 중 나와 종족과 학파 모두 동일한 자가 존재하는가?
STEP1
처음 돌파구는 장원&타일러 듀오가 알아냈 듯 (6)이다.
어떤 외계인도 '나는 부정학파인가?'하고 질문할 수 없다. 그 이유는 긍정학파에게는 답이 '아니오', 부정학파에게는 답이 '예'인 질문이기 때문이다. 따라서 '파'는 스스로가 부정학파인지 질문할 수 없다.
여기서 (6)의 정답이 '아니오'임을 알 수 있다. 즉 '빨'은 부정학파이다.
'빨'이 부정학파이므로 (1)의 정답은 '아니오'이다. 즉 '초'는 Q족이다.
STEP2
'초'는 (4)에서 '주'와 종족에 대해 묻고있다. 한편 '주'는 (2)와 (7)에서 모두 '빨'과 종족에 대해 묻고있다. '빨'의 학파를 알고, '초'의 종족을 알고 있으므로 여기를 공략하는 것이 이득일 것이다.
'주'가 긍정학파라고 가정하자. (2)와 (7)에서 '빨'종족='주'종족이고 '빨'은 스스로가 Q족인지 질문할 수 있다. '빨은 부정학파이므로 '빨'의 '나는 Q족인가?'란 질문의 답은 '아니오'이다. 즉 '빨'은 P족이다. 더불어 '주'도 P족이다.
'주'가 부정학파라고 가정하다. (2)와 (7)에서 '빨'종족≠'주'종족이고 '빨'은 스스로가 Q족인지 질문할 수 없다. '빨은 부정학파이므로 '빨'의 '나는 Q족인가?'란 질문의 답은 '예'이다. 즉 '빨'은 Q족이다. 반대로 '주'는 P족이다.
지금 '주'의 학파는 알 수 없지만, 어느 경우든 '주'는 P족이다.
STEP3
'주'와 '초'의 종족에 집중하자. '주'는 P족, '초'는 Q족이므로 두 종족은 서로 다르다. 따라서 '주'가 긍정학파라면 정말로 서로 종족이 다른지 질문할 수 있고, 이에 (4)의 정답은 '예'가 되어 '초'도 긍정학파가 된다. 반대로 '조'가 부정학파라면 서로 종족이 다른지 질문할 수 없고, 이에 (4)의 정답은 '아니오'가 되어 '초'도 부정학파가 된다
어느 경우든 '주'와 '초'의 같은 학파이다.
STEP4
'초'는 자신과 같은 학파 외계인이 한 명 있다. 따라서 '초'가 소수학파에 속하기가 확률적으로 매우 어렵다. 실제로 '초'가 다수학파에 속하는지 확인해보자.
'초'가 소수학파에 속한다고 가정해보자. 그러면 (8)의 정답은 '예'가 된다. 고로 '노'는 긍정학파가 된다. 한편 STEP1에서 '빨'은 부정학파이다.
'초'와 '주'가 긍정학파라면 '노', '주', '초', 세 명이 긍정학파이므로 '초'는 다수학파에 속한다.
'초'와 '주'가 부정학파라면 '빨', '주', '초', 세 명이 부정학파이므로 '초'는 다수학파에 속한다.
어느 경우든 '초'가 소수학파에 속한다는 가정은 모순을 일으킨다. 고로 정말로 '초'는 다수학파에 속한다
'초'가 다수학파에 속하므로 (8)의 정답은 '아니오'가 된다. 따라서 '노'는 부정학파가 된다.
'노'가 부정학파이므로 (3)의 정답은 '아니오'가 된다. 즉 '주'와 '노'는 다른 종족이다. STEP2에서 '주'가 P족이므로 '노'는 Q족이다.
그런데 이렇게 힘들게 쓰고있는데 제발 허락없이 글을 퍼가는 일이 없길 바란다.
STEP5
열 개의 질문 중 7개의 질문을 사용하였고, 5,9,10번이 남았다. 여기서 10번에 주목하여 마지막을 풀어나가자.
'파'가 긍정학파라면 '파'와 학파가 똑같은 외계인이 없다.(빨주노초 모두 부정학파이므로) 따라서 (10)의 정답은 '아니오'인데 이는 '파'가 긍정학파라는 것과 모순이다.
'파'가 부정학파라면 '파'와 학파가 똑같은 외계인이 넘쳐난다. 특히 '주'는 P족 부정학파, '노'는 Q족 부정학파이므로 '파'가 어느 종족이든 종족과 학파가 똑같은 외계인이 반드시 존재하게 된다. 따라서 (10)의 정답은 '예'인데, 이는 '파'가 부정학파라는 것과 모순이다.
어떤 경우든 모순이 나오므로 처음의 가정 '주'와 '초'의 학파가 부정학파라는 것이 잘못되었다. 결국 '주'와 '초'는 긍정학파여야한다.
STEP6
이제 거의 다 풀렸다.
'주'가 긍정학파이므로 (2)의 답은 '예'이다. 즉 '빨'과 '주'는 종족이 같다. '주'가 P족이므로 '빨'은 P족이어야한다.
'초'가 긍정학파이므로 (9)의 답은 '예'이다. 즉 '노'는 다수종족에 속한다. '빨'와 '주'과 P족이므로 Q족인 노가 다수종족이 되기 위해선 '노', '초', '파', 모두 Q족이어야한다. 따라서 '파'는 Q족이다.
마지막으로 '노'는 Q족 부정학파, '초'는 Q족 긍정학파이므로 '파'가 어느학파이든 학파와 종족이 동일한 외계인이 존재하개 된다. 따라서 (10)의 정답은 '예'이다. 이로서 '파'는 긍정학파이다.
결론
빨 P족 부정학파
주 P족 긍정학파
노 Q족 부정학파
초 Q족 긍정학파
파 Q족 긍정학파
오직 이것만이 정답이다.
c.f. (5)번 질문은 어느 종족 어느 학파 외계인이든 할 수 있는 질문이다. 따라서 (5)에 집중해서는 답을 확정지을 수 없다.