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数学A

場合の数(順列・組合せ)の練習問題と解き方

場合の数は「順番に意味があるか」「区別があるか」を見極めることが大切です。公式を当てはめる前に、何を数えているのかをはっきりさせましょう。

基礎・標準:高校1年・1学期/発展:高校3年・受験期

数学の問題ジェネレーター

レベル

順列と組合せ

公式
nPr=n(n−1)⋯(n−r+1)=n!(n−r)!,nCr=nPrr!=n!r!(n−r)!{}_{n}\mathrm{P}_{r} = n(n - 1)\cdots(n - r + 1) = \frac{n!}{(n - r)!},\qquad {}_{n}\mathrm{C}_{r} = \frac{{}_{n}\mathrm{P}_{r}}{r!} = \frac{n!}{r!(n - r)!}

委員長・副委員長のように順番(役割)に意味があるときは順列 P\mathrm{P}、委員を選ぶだけのように順番に意味がないときは組合せ C\mathrm{C} を使います。同じものを何回選んでもよいときは重複順列 nrn^r です。

円順列・同じものを含む順列・最短経路

いろいろな順列

円順列:(n−1)!(n - 1)! じゅず順列:(n−1)!2\dfrac{(n - 1)!}{2} 同じものを含む順列:n!p! q! r!\dfrac{n!}{p!\,q!\,r!}

隣り合うものはひとまとめにし、隣り合わないものは先に他を並べて間に入れるのが定石です。碁盤の目の最短経路は、→ と ↑ の並べ方(同じものを含む順列)として数えられ、横 mm 区画・縦 nn 区画なら m+nCm {}_{m+n}\mathrm{C}_{m} 通りです。

組分けと重複組合せ

6 人を 2 人ずつ A, B, C の部屋に分けると 6C2×4C2=90 {}_{6}\mathrm{C}_{2} \times {}_{4}\mathrm{C}_{2} = 90 通りですが、区別のない 3 組に分けるなら 3!3! で割って 15 通りです。同じ人数の組に区別がないときは、その組の並べ方で割ります。

重複組合せ

x+y+z=nx + y + z = n を満たす 0 以上の整数の組は、○ nn 個と仕切り | 2 本の並べ方に対応するので n+2C2 {}_{n+2}\mathrm{C}_{2} 組です。