高校数学A: 組み合わせにおける3!で割る理由とその理解

高校数学

高校数学Aの組み合わせの問題で、最初にABCで分けた後、ABCの区別をなくすために3!で割る理由について理解したいという質問がよくあります。これについて詳しく解説していきます。

組み合わせとは?

組み合わせは、順序を考慮せずに物事を選ぶ方法を求める問題です。例えば、3つのものから2つを選ぶ場合、ABとBAは同じ選び方となります。このように、順序を気にしない場合に使われるのが組み合わせの考え方です。

なぜ3!で割るのか?

まず、ABCの3つを分けた場合、順序を考慮すると、ABC, ACB, BAC, BCA, CAB, CBAという6通りの並べ方があります。これは、順序を重要視した場合の全てのパターンを数えています。しかし、組み合わせの問題では順序を重要視しないため、これらの6通りをすべて1通りにまとめる必要があります。

このため、3つの物の順序を気にしないようにするために、全ての並べ方(3!)で割ることで、順序を無視した正しい組み合わせの数を求めることができます。

3!の計算

3!は「3×2×1」で計算できます。これにより、3つのものを並べる順列の数が求められます。例えば、3つの物A, B, Cの組み合わせを考えた場合、順序を気にしない場合には、組み合わせの数は6通り(ABC, ACB, BAC, BCA, CAB, CBA)のうち1通りだけを残します。そのため、6通りを3!で割って、順序を無視した組み合わせ数を求めます。

具体例での理解

例えば、3つのボール(A, B, C)を2つずつ選ぶ場合を考えます。順序を考慮した場合、次のような組み合わせが考えられます。

  • AB
  • BA
  • AC
  • CA
  • BC
  • CB

しかし、ABとBAは同じ選び方です。同様にACとCA、BCとCBも同じ選び方です。このため、重複して数えられている組み合わせを除くために、3!(6通り)で割る必要があります。

まとめ

組み合わせの問題では、順序を無視するために3!で割る必要があります。これは、順列の数を求めてから、順序を気にしないように調整するための方法です。数学では、このような方法を用いて、正しい解法にたどり着くことができます。

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