高校国語788355 views
中学英語811754 views
英語613685 views
中学理科1630686 views
小学社会310495 views
LaTeX962207 views
小学算数1200472 views
ヒストリア290629 views
中学社会668782 views
数学講師2886596 views
Help
Tools
NewsSpreadsheetCalendarBookkeepingMarkdown TablesLanguage Model NewsSlidesTier ListPen ToolIllustrationCrayonWatercolorPixel ArtASCII ArtPerspectiveEndless StairsGraphMind MapER DiagramFamily TreeMemeCurved TextImage EditorMosaicRetro FilterPencil SketchSwirl EffectLine ArtOCR/HighlighterMakeup EditorFaviconVideo TrimmerScrolling VideoVideo TitleColor PickerColor ExtractorBonfireFireworksCherry BlossomWater RippleWater SplashBreaking GlassGlass TextureFabric TextureWood GrainMarble TextureBrick Wall TextureMetal TextureWashi Paper TextureCardboard TextureCSS ButtonIcon MakerBar ChartGrouped Bar ChartStacked Bar ChartPie ChartLine ChartArea ChartStacked Area ChartScatter Plot3D Bar Chart3D Pie ChartBar Chart RaceBubble ChartPopulation PyramidPictogramEarningsCandlestick ChartInvestment RiskMortgage SimulatorCalculatorMatrix CalculatorFunction GraphPolynomial ExpansionVenn DiagramField VisualizerRubik's Cube Group TheoryTraveling SalesmanVoronoi and DelaunayFractalColumn ArithmeticDraw Math FiguresArithmetic AnimationArithmetic Word ProblemsCounting with Tree DiagramsCube NetsRolling DiceCross SectionsMotion PathMechanicsWavesElectromagnetic WavesCapacitorsLight and LensesThermodynamicsHow Semiconductors WorkMolecular StructuresAtomic OrbitalsElectrochemical CellsChemical EquilibriumCrystal LatticesBuffer pHOrganic Reaction MapPeriodic TableComplex IonsDNA Double HelixCell DivisionMembrane ChannelsNerve ImpulseMuscle ContractionHormones and HomeostasisRock ClassificationWeatherConstellationsSolar and Lunar Eclipses3D ModelingFloor PlanSeismic StructuresIntersection TurnMaglevCooking AnimationOrigamiLive Viewer CountGeoJSON MapRailway MapPopulation MapCrime MapLand Price MapSchool MapShrine and Castle MapHouse of Representatives MapWord MapSolitaireReversiHakoiri MusumeChessHamburgerRippleSlide Puzzle MakerNeon PinballNovel MakerJapanese Typing PracticePiano Score EditorMusic TheoryShogi StrategyPiano Rhythm Game

English

背の順だけは崩さない、順序が決まっているときの並べ方

6 人を一列に並べます。ただし A、B、C の 3 人は、この順に左から現れなければならない。並び方は 120 通りです。

で割った値になっています。順序を 1 つに固定すると、その並べ替えのぶんだけ減る。

順序が決まっている人たちは並べ替えない

3 人の順序が指定されると、その 3 人の間では並べ方が 1 通りに縛られます。ふつうなら 通りあるところ。

残りの 3 人は自由なので、全体の並べ方も 6 分の 1 になります。

割るのは、指定された人数の階乗です。何人が指定されているかだけで決まる。

席を選ぶ形で数え直す

割り算を使わない道筋もあります。3 人が座る席を先に選んでしまう方法です。

6 席から A、B、C が座る 3 席を選びます。 通り。

選んだ 3 席に誰を座らせるかは、順序が決まっているので 1 通りしかありません。左から A、B、C と入れるだけ。

残る 3 席に、残る 3 人を並べて 通り。 通りです。

割り算の答えと一致しました。どちらの道でも同じ値に着く。

割り算で出す

全員を自由に並べてから、指定された人数の階乗で割る。式が短い

席を選んで出す

指定された人の席を先に選び、残りを並べる。なぜ割るのかが見える

例:背の順に並ぶ

7 人のうち、背の高い順が決まっている 4 人がいます。その 4 人が左から背の高い順に並ぶ並べ方はいくつか。

席を選ぶ形なら、 通りの席の選び方に、残り 3 人の並べ方 を掛けて 210 通り。

例:指定される組が 2 つある場合

8 人を並べます。A、B、C はこの順、D、E も この順に現れるとします。

指定は 2 組ありますが、割り算は続けて 2 回。A、B、C のぶんで 、D、E のぶんで で割ります。

2 つの組に共通の人がいないので、割り算はそれぞれ独立に効きます。

例:隣り合う指定と混ぜる

6 人を並べ、A、B、C はこの順に現れ、さらに D と E は隣り合うとします。

D と E を 1 つの塊とみなすと、並べるものは塊 1 つと A、B、C、F の 5 つ。 通り。

そのうち A、B、C の順序が正しいのは 6 分の 1 なので 通り。塊の中で D と E が入れ替わって 2 倍。

通りです。塊を作ってから割る、という順番になります。

塊があれば先にまとめる

まとめたものを全部並べる

順序が指定された人数の階乗で割る

順序が「決まっている」の意味

指定されるのは順序であって、位置ではありません。A、B、C が隣り合う必要はない。

人の並び は条件を満たします。A、B、C の間に他の人が入っていても、左から見た順番さえ合っていればよい。

例:一部だけをとり出す並べ方

10 人から 5 人を選んで並べます。その中に A、B が含まれるなら、A は B より左に来るとします。

まず A と B の両方を含む場合を数えます。残り 3 人を 8 人から選んで並べる形で、5 席のうち A と B の席を選んで 通り、残り 3 席に 8 人から 3 人を並べて 通り。 通り。

A と B の少なくとも一方を含まない場合は、順序の条件が効きません。全体 通りから、両方を含む場合を引く。

両方を含むのは、条件なしなら 通り。だから含まない場合は 通り。

合計は 通りです。全体から、A が B より右にある場合だけを引いた形にもなっている。

対称性で半分にする

2 人の順序が問われる問題は、割り算より対称性で考えるほうが速いことがあります。

A が B より左にある並びと、右にある並びは 1 対 1 に対応します。A と B を入れ替えれば移り合うため。

だから、条件を付けない並べ方のちょうど半分。 の並びなら 通りです。

3 人以上でも同じ理屈で、 通りの順序が均等に現れるので 6 分の 1 になります。

均等に分かれるのは、入れ替えても他の条件に触れないときだけです。順序以外の条件が絡むと崩れる。

たとえば A が端に固定されていると、A と B を入れ替えた並びは条件を外れる。半分にはならない。

例:同じものがある場合

赤玉 2 個、白玉 1 個、青玉 3 個を並べます。青玉は区別しないので、順序の指定は要りません。

同じものを含む順列として 通り。

順序の指定と、同じものを含む順列は、じつは同じ割り算をしています。区別しないことと、順序を固定することが同じ結果を生む。

区別できる 6 個を並べてから、赤 2 個の並べ替え と青 3 個の並べ替え で割る。指定された順序で割るのと形が変わりません。

条件割る数6 人の場合
3 人の順序を指定3 の階乗120
2 人の順序を指定2 の階乗360
3 人と 2 人を別々に指定3 の階乗かける 2 の階乗60

例:円形に並ぶ場合

6 人が円卓に座り、A、B、C が時計回りにこの順で座るとします。

円順列の総数は 通り。ここで割る数が直線と変わります。

円では回転を同じと見るので、3 人の巡回する順序は 通りしかありません。A から時計回りに読んで ABC か ACB のどちらかです。

そのうち 1 つを指定するので 通り。直線なら で割るところが、円では 2 で割る形になります。

7 人を一列に並べます。そのうち 3 人の並ぶ順序が決まっているとき、並び方は何通りですか。

  • 210 通り
  • 840 通り
  • 5040 通り
__RESULT__

通りです。5040 は条件を付けない 、210 は で、3 人だけを並べた値になります。

よくある誤り

指定された人数ではなく全体の階乗で割る。割るのは指定された人数の階乗です
順序の指定を「隣り合う」と読む。間に他の人が入っていても条件を満たします
2 組の指定があるときに片方だけ割る。組ごとに階乗で割ります
塊を作る条件と混ぜて順番を誤る。先に塊を作り、そのあと割ります
対称性で半分にできない場合に半分にする。ほかの条件が絡むと均等に分かれません
円でも で割ってしまう。円の 3 人の巡回順序は 2 通りなので、割る数は 2 です
同じものを含む順列と別物だと考える。どちらも同じ割り算です

順序を指定されたら、その人数の階乗で割る。理由が思い出せないときは、席を先に選ぶ形に書き直せば見えてきます。

参考文献

[1] が順列と多重集合の順列、[2] が組合せの公式、[3] が段ごとに掛ける数え方、[4][5] が各国語での整理です。

Permutation - Wikipedia
Combination - Wikipedia
Rule of product - Wikipedia
Combinatoire - Wikipédia
Abzählende Kombinatorik - Wikipedia
6 人のうち 3 人の並ぶ順序が決まっていると、720 通りが 120 通りに減ります。割るのは指定された人数の階乗。理由は、その 3 人の並べ方 6 通りのうち 1 つしか残らないからです。席を先に選ぶ形に書き直すと、なぜ割るのかが見えます。指定が 2 組ある場合、隣り合う条件と混ざる場合、円卓に座る場合で割る数がどう変わるかまで扱いました。順序の指定は隣り合うことを求めていない点も押さえます。