5本の平行線と、それに直交する5本の平行線が、それぞれ同じ間隔で並んでいます。この10本の直線から4本を選んでできる図形について、長方形(正方形を含む)の個数と、正方形の個数を求めます。

幾何学組み合わせ長方形正方形図形場合の数
2025/7/21

1. 問題の内容

5本の平行線と、それに直交する5本の平行線が、それぞれ同じ間隔で並んでいます。この10本の直線から4本を選んでできる図形について、長方形(正方形を含む)の個数と、正方形の個数を求めます。

2. 解き方の手順

(1) 長方形の個数:
長方形は、平行な2本の線と、それに直交する平行な2本の線を選ぶことで決まります。
5本の平行線から2本を選ぶ組み合わせは、5C2_5C_2 通りです。
それに直交する5本の平行線から2本を選ぶ組み合わせも、5C2_5C_2 通りです。
したがって、長方形の総数は、5C2×5C2_5C_2 \times _5C_2 で求められます。
5C2=5×42×1=10_5C_2 = \frac{5 \times 4}{2 \times 1} = 10
よって、長方形の総数は、 10×10=10010 \times 10 = 100 個です。
(2) 正方形の個数:
正方形は、1辺の長さが1, 2, 3, 4 の場合に分けて考えます。
- 1辺の長さが1の正方形:縦にも横にも4個ずつ並んでいるので、 4×4=164 \times 4 = 16
- 1辺の長さが2の正方形:縦にも横にも3個ずつ並んでいるので、 3×3=93 \times 3 = 9
- 1辺の長さが3の正方形:縦にも横にも2個ずつ並んでいるので、 2×2=42 \times 2 = 4
- 1辺の長さが4の正方形:縦にも横にも1個ずつ並んでいるので、 1×1=11 \times 1 = 1
正方形の総数は、 16+9+4+1=3016 + 9 + 4 + 1 = 30 個です。

3. 最終的な答え

(1) 長方形 (正方形を含む) は全部で 100 個。
(2) 正方形は全部で 30 個。

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