場合の数の問題:本を等分して渡す方法とその考え方

高校数学

場合の数の問題で、特に「本を等分して渡す方法」に関する混乱はよくあります。たとえば、12冊の異なる本を3人の子供に4冊ずつ分ける場合、その計算方法について解説します。このような問題を正しく理解し、解くためのステップを説明します。

場合の数の基本的な考え方

場合の数の問題を解くためには、まず基本的な考え方を理解することが重要です。基本的には、「選ぶ順番」や「与える順番」が問題のキーとなります。

例えば、3冊の異なる本を1冊ずつ3人に渡す場合、最初の本を渡す相手は3通り、次の本を渡す相手は2通り、残りの1冊を渡す相手は1通りなので、3! = 6通りです。

等分する場合の数の計算方法

12冊の異なる本を3人に4冊ずつ渡す場合、問題のポイントは「どの子供にどの4冊を渡すか」です。まず、4冊ずつのグループに分ける方法を考えます。この場合、最初に12冊から4冊を選ぶ方法は12C4、次に残りの8冊からさらに4冊を選ぶ方法は8C4、最後に残りの4冊を渡す方法は1通りです。

したがって、選ぶ順番を考慮すると、計算は「12C4 × 8C4 × 4C4」となり、その後、これらのグループを3人に渡す順番を考慮するために3!を掛けることになります。

なぜ「誰に渡すか」が含まれるのか

このような問題で重要なのは、選んだ4冊をどの子供に渡すかという「順番」の部分です。選んだ本を渡す相手が決まっていない場合、その順番を考慮する必要があります。12冊の本を3人に分ける際、グループをどの順番で渡すか、という要素が計算に含まれます。

つまり、12C4、8C4の計算だけでは、グループを誰に渡すかが含まれていないため、3!を掛けることで渡す順番を考慮した計算となります。

具体例と解説

12冊の異なる本を4冊ずつ3人に分ける問題において、計算式は次のようになります。

  • 最初に12冊の本から4冊を選ぶ方法は12C4
  • 次に残りの8冊から4冊を選ぶ方法は8C4
  • 残りの4冊は1通りで選ばれる
  • 選んだ4冊のセットを3人に渡す順番は3!通り

これにより、最終的な答えが得られます。具体的な計算を行うことで、正しい結果を導き出すことができます。

まとめ

場合の数の問題では、選んだ順番や誰に渡すかをきちんと考慮することが重要です。12冊の異なる本を3人に4冊ずつ渡す問題では、グループの選び方と、誰に渡すかを考慮することで正しい答えを導くことができます。しっかりと問題文を読み、選び方や順番を整理して計算することが解決への近道です。

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