6人の生徒を、3つの教室A, B, Cに少なくとも1人以上が入るように分ける場合の数を求める問題です。

離散数学組み合わせ場合の数包除原理
2025/7/17

1. 問題の内容

6人の生徒を、3つの教室A, B, Cに少なくとも1人以上が入るように分ける場合の数を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、すべての可能な分け方を計算し、そこから条件を満たさない場合(空の教室がある場合)を差し引くという方針で考えます。
(1) 全体の分け方:
各生徒はA, B, Cのいずれかの教室に入るので、生徒一人につき3通りの選択肢があります。したがって、6人の生徒全員の分け方は 363^6 通りです。
36=7293^6 = 729
(2) 空の教室がある場合:
* 1つの教室が空の場合:3つの教室から1つを選ぶ方法が3通り。残りの2つの教室に6人を分ける方法は 262^6 通り。ただし、この中には1つの教室に全員が入ってしまう場合が2通り含まれているので、これを除外します。したがって、3×(262)=3×(642)=3×62=1863 \times (2^6 - 2) = 3 \times (64 - 2) = 3 \times 62 = 186 通り。
* 2つの教室が空の場合:3つの教室から2つを選ぶ方法が3通り。これは、すべての生徒が1つの教室に集まる場合に対応します。したがって、3通り。
(3) 求める場合の数:
全体の分け方から、空の教室がある場合を差し引きます。
7291863=540729 - 186 - 3 = 540 通り
ただし、この計算ではA,B,Cの教室の区別がある。
もし区別がないのであれば、さらに場合分けを細かく行う必要がある。
この問題では区別があると考えられるため、上記の540通りを最終的な答えとする。

3. 最終的な答え

540通り

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