図に示された点から3点を選んでできる三角形の総数を求める問題です。

幾何学組み合わせ三角形組合せ幾何
2025/7/3

1. 問題の内容

図に示された点から3点を選んでできる三角形の総数を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、点の総数を数えます。図には15個の点があります。
次に、15個の点から3点を選ぶ組み合わせの総数を計算します。これは組み合わせの公式を使って計算できます。組み合わせの公式は以下の通りです。
nCr=n!r!(nr)!_{n}C_{r} = \frac{n!}{r!(n-r)!}
ここで、nn は点の総数(15)、rr は三角形を作るために選ぶ点の数(3)です。
したがって、15個の点から3点を選ぶ組み合わせの総数は、
15C3=15!3!(153)!=15!3!12!=15×14×133×2×1=5×7×13=455_{15}C_{3} = \frac{15!}{3!(15-3)!} = \frac{15!}{3!12!} = \frac{15 \times 14 \times 13}{3 \times 2 \times 1} = 5 \times 7 \times 13 = 455
しかし、この中には一直線上に並んだ3点を選んでしまう場合が含まれます。そのような選び方では三角形ができません。一直線上に並んだ3点を選ぶ組み合わせを数え、全体の組み合わせから引く必要があります。
図には以下のような一直線上に並んだ点があります。
- 横方向に4本の直線があり、それぞれに3つまたは4つの点があります。
- 3点の直線が2本 (一番上と一番下の横の列)で、それぞれから3点を選ぶ組み合わせは3C3=1_{3}C_{3} = 1 通り。よって 1×2=21 \times 2 = 2通り。
- 4点の直線が2本で (真ん中の2本の横の列) 、それぞれから3点を選ぶ組み合わせは4C3=4!3!1!=4_{4}C_{3} = \frac{4!}{3!1!} = 4通り。よって 4×2=84 \times 2 = 8通り。
- 縦方向に4本の直線があり、それぞれに3つの点があります。それぞれから3点を選ぶ組み合わせは3C3=1_{3}C_{3} = 1通り。よって 1×4=41 \times 4 = 4通り。
- 斜め方向に直線があり、それらの上には3つの点があります. 3点を選ぶ組み合わせは 3C3=1_{3}C_{3} = 1通り。斜めの直線は合計4本ありますから、1×4=41 \times 4 = 4通り。
一直線上に並んだ3点を選ぶ組み合わせの総数は、2+8+4+4=182 + 8 + 4 + 4 = 18通りです。
したがって、三角形の総数は、
45518=437455 - 18 = 437

3. 最終的な答え

437個

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