同じ もの を 含む 順列 - 恋 に 甘味 を 添え て
ホーム 高校数学 2021年1月22日 2021年1月23日 こんにちは。相城です。今回は同じものを含む順列について書いておきますね。 同じものを含む順列について 例題を見てみよう 【例題】AAABBCの6個の文字を1列に並べる場合, 何通りの並べ方があるか。 この場合, AAAは区別できないため, 並び方はAAAの1通りしかありません。ただ通常の順列 では, AAAをA, A, A と区別するためA A A の3つを1列に並べる並べ方の総数 のダブりが生じてしまいます。Bも同様に2つあるので, 通りのダブりが生じます。最後のCは1個なのでダブりは生じません。このように, 上の公式では一旦区別できるものとして, 1列に並べ, その後, ダブりの個数で割って総数を求めていることになります。 したがって, 例題の解答は, 60通りとなります。 並べるけど組合せを使う 上の問題って, 6つの文字を置く場所〇〇〇〇〇〇があって, その中からAを置く場所を3か所選んで, Aを置き, 残った3か所からBを置く場所を2か所選んで, Bを置き, 残ったところにCを置けばいいことになります。置くものは区別でいないので, 置き方は常に1通りに決まります。下図参照。 式で表すと 60通り ※下線部はまさに になっていますね。 それでは。
同じものを含む順列 確率
同じものを含む順列では、次のように場合の数を求めます。 【問題】 \(a, a, a, b, b, c\) の6個の文字を1列に並べるとき,並べ方は何通りあるか。 $$\begin{eqnarray}\frac{6! }{3! 2! 1! }=60通り \end{eqnarray}$$ なぜ同じものの個数の階乗で割るのでしょうか? また、 この公式は組み合わせCを使って表すこともできます。 この記事を通して、「公式のなぜ」について理解を深めておきましょう。 また、記事の後半には公式を利用した問題の解き方についても解説しているので、ぜひご参考ください! なぜ?同じ順列を含む公式 なぜ同じものの個数の階乗で割らなければならないのでしょうか。 \(a, a, b\) の3個の文字を1列に並べるときを例に考えてみましょう。 同じ文字 \(a\) が2個あるわけなんですが、これがすべて違うものだとして並べかえを考えると、次のようになります。 3個の文字の並べかえなので、\(3! 同じものを含む順列 道順. =6\)通りとなりますね。 しかし、実際には \(a\) は同じ文字になるので、3通りが正しい答えとなります。 ここで注目していただきたいのが、 区別なし ⇒ 区別ありにはどのような違いがあるかです。 区別なしの文字列に含まれている 同じ文字を並べかえた分 だけ、区別ありの場合の数は増えているはずです。 つまり、今回の例題では \(a\) が2個分あるので、\(\times 2! \) となっています。 次に、これを逆に考えてみると 区別あり ⇒ 区別なしのときには、\(\div2! \) されている ってことになりますね。 よって、場合の数を求める計算式は次のようになります。 つまり、同じ文字を含む順列を考える場合のイメージとしては、 まずはすべてが違うものだとして、階乗で並べかえを考える。 次に、同じ文字として考え、同じ並びになっているものを省いていく。 その省き方が、同じ文字の個数の階乗で割ればよい。 という流れになります。 なぜ同じ文字の個数で割らなければならないの? という疑問に対しては、 \(n! \) という計算では「区別あり」の場合の数しか求めることができません。 そのため、 同じ文字の個数の階乗で割ることによって、ダブりを省く必要があるから です。 というのがお答えになりますね(^^) ちょっと、難しいお話ではあるんだけどイメージは湧いたかな?
\) 通り。もちろんこれだけではダメで「数えすぎ」なので青玉分の \(3! \) と赤玉分の \(2! \) で割ってあげれば \(\frac{6! }{3! 同じものを含む順列 指導案. 2! }=\frac{6\cdot 5\cdot 4\cdot 3\cdot 2\cdot 1}{3\cdot 2\cdot 1\times 2\cdot 1}\) より \(6\cdot 5\cdot 2=60\)通り ですね。これは簡単。公式の内容を理解できていればすんなり入ってきます。 では次の問題はどうでしょう。 3 つの球を選ぶという問題なので今までの感覚でいうと \(_{6}\rm{P}_{3}\) を使えばいい気がしますが、ちょっと待ってください。 例えば、青玉 3 個を選んだ場合、並べ替えても全く同じなので 1 通りになってしまいます。 選ぶ問題で扱っていたのは全て違うものを並べるという状況 だったので普通に数えるとやはり数えすぎです。 これは地道にやっていくしかありませんね。ただその地道な中で公式が使えそうなところは使ってなるべく簡単に解いていきましょう。 まず 1) 青玉 3 つを選んだ場合 は先ほど考えたように並べ替えても全く同じなので 1 通り です。 他にはどんな選び方があるでしょう。次は 2) 青玉 2 個と赤もしくは白を選ぶ場合 を考えましょうか。やっていることは有り得るパターンを考えているだけですので難しく考えないでくださいね。 青玉 2 個をとったら、残り一個が赤でも白でも \(\frac{3! }{2! }=\frac{3\cdot 2\cdot 1}{2\cdot 1}=3\) 通り と計算できますね。こう計算できるので赤、白に関してはパターン分けをしませんでした。青が 2 個なので今回学んだ 同じものを含む順列の公式 を使いましたよ。もちろんトータルのパターンは赤もしくは白のパターンがあるので \(3+3=6\)通り ですね。 次は 3) 赤玉 2 個と青もしくは白を選ぶ場合 でしょうか。これは 2)と計算が同じになりますね。2個同じものを含む順列なので、青、白のパターンを考えれば と計算できます。 2)と 3)は一緒にしても良かったですね。 あとは 4) 青 1 個赤 1 個白 1 個を選ぶ場合 ですね。これは 3 つを並び替えればいいので \(3! =3\cdot 2\cdot 1=6\) 通り です。他に選び方はなさそうです。以上から 1) 青玉 3 つを選ぶ= 1通り 2) 青玉 2 つと赤か白 1 個を選ぶ= 6通り 3) 赤玉 2 つと青か白 1 個を選ぶ= 6通り 4) 青、赤、白を1つずつ選ぶ= 6通り ですので答えは \(1+6+6+6=19\) 通り となります。使い所が重要でしたね。 まとめ 今回は同じものを含む順列を数えられるようになりました。今回の問題で見たように公式をそのまま使えばいいだけでなく 場合分けをしてその中で公式を使う ことが多いですので注意して学習してみてください。公式頼りでは基本問題しか解けません。まずは問題をしっかりと理解し、どうすればうまく数えることができるかを考えてみましょう。 ではまた。
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