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ネットワークスペシャリスト 2010年 午前202


問題文

図のネットワークで、数字は二つの地点間で同時に使用できる論理回線の多重度を示している。X地点からY地点までには同時に最大幾つの論理回線を使用することができるか。
ネットワークスペシャリスト 2010年 午前2 問02の問題画像

選択肢

8
9
10(正解)
11

ネットワークの最大同時論理回線数【午前2 解説】

要点まとめ

  • 結論:X地点からY地点まで同時に使用可能な最大論理回線数は10本です。
  • 根拠:ネットワークの多重度は最大フロー問題として解釈し、各経路の容量制約を考慮して最大流量を求めます。
  • 差がつくポイント:複雑なネットワークで複数経路が交差する場合、単純な経路和ではなくフロー保存則と容量制約を正確に適用することが重要です。

正解の理由

この問題は最大フロー問題に該当し、各辺の容量(多重度)を考慮してXからYへの最大流量を求めます。
図の各経路と接続を整理し、フローの流れを調整すると、最大で10本の論理回線を同時に使用可能であることが判明します。
単純に経路の容量を足すだけでなく、交差点での容量制約や複数経路の共有部分を考慮する必要があります。
したがって、選択肢の中でウ: 10が正解です。

よくある誤解

  • 各経路の容量を単純に足し合わせてしまい、共有部分の容量制約を無視する。
  • 最大フロー問題の考え方を知らず、最短経路や単純な和で解答を出す。

解法ステップ

  1. ネットワークの各辺の容量(多重度)を確認する。
  2. XからYまでの複数経路を洗い出す。
  3. 各経路の容量制約と交差点での容量共有を考慮し、フローの流れを調整する。
  4. 最大フローアルゴリズム(例:Ford-Fulkerson法)をイメージしながら、流量を増やせる経路を探す。
  5. すべての経路で流量を最大化し、合計の最大流量を求める。
  6. 求めた最大流量が最大同時使用可能な論理回線数となる。

選択肢別の誤答解説

  • ア: 8
    → 経路の一部容量を過小評価し、共有部分の容量制約を考慮していないため、最大流量を低く見積もっています。
  • イ: 9
    → ほぼ正しいが、交差点の容量を完全に活用できていないため、最大流量を1本分少なく計算しています。
  • ウ: 10
    → 正解。全経路の容量と共有部分の制約を正しく考慮し、最大流量を導出しています。
  • エ: 11
    → 容量制約を超えて流量を計算しており、実際には不可能な流量です。

補足コラム

最大フロー問題はネットワークの容量制約の中で、ある地点から別の地点へ最大限に流量を流す問題です。
Ford-Fulkerson法やEdmonds-Karp法などのアルゴリズムが有名で、通信ネットワークの帯域幅計算や物流の最適化に応用されます。
本問題のように複数経路が交差する場合は、単純な経路和ではなく、フロー保存則を適用して正確に計算することが重要です。

FAQ

Q: 最大フロー問題とは何ですか?
A: ネットワークの容量制約の中で、ある始点から終点まで流せる最大の流量を求める問題です。
Q: なぜ単純に経路の容量を足し合わせてはいけないのですか?
A: 複数経路が共有する辺の容量制約があるため、単純な和では実際の最大流量を超えてしまうからです。
Q: 最大フローの計算に使えるアルゴリズムは?
A: Ford-Fulkerson法やEdmonds-Karp法が代表的で、手計算でも小規模なら適用可能です。

関連キーワード: 最大フロー問題、ネットワーク容量、論理回線多重度、Ford-Fulkerson法、通信ネットワーク
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