右の図のような道のある町で、点Aから点Bまでの最短経路の総数、点Qを通る最短経路の総数、点Pまたは点Qを通る最短経路の総数をそれぞれ求めます。

離散数学組み合わせ最短経路場合の数格子状の道
2025/8/1

1. 問題の内容

右の図のような道のある町で、点Aから点Bまでの最短経路の総数、点Qを通る最短経路の総数、点Pまたは点Qを通る最短経路の総数をそれぞれ求めます。

2. 解き方の手順

(1) AからBまでの最短経路の総数(セソタ):
AからBへ行くには、右に5回、上に4回移動する必要があります。これは、9回の移動のうち右に5回移動する方法を選ぶ組み合わせと同じなので、
9C5_{9}C_5 で計算できます。
9C5=9!5!4!=9×8×7×64×3×2×1=126_{9}C_5 = \frac{9!}{5!4!} = \frac{9 \times 8 \times 7 \times 6}{4 \times 3 \times 2 \times 1} = 126
(2) AからQを通ってBまでの最短経路の総数(チツ):
AからQまでの最短経路数は、右に3回、上に2回移動するので、5C3_{5}C_3で計算できます。
QからBまでの最短経路数は、右に2回、上に2回移動するので、4C2_{4}C_2で計算できます。
したがって、AからQを通ってBまでの最短経路数は、
5C3×4C2=5!3!2!×4!2!2!=10×6=60_{5}C_3 \times _{4}C_2 = \frac{5!}{3!2!} \times \frac{4!}{2!2!} = 10 \times 6 = 60
(3) AからPまたはQを通ってBまでの最短経路の総数(テト):
AからPまでの最短経路数は、右に2回、上に1回移動するので、3C2=3_{3}C_2 = 3で計算できます。
PからBまでの最短経路数は、右に3回、上に3回移動するので、6C3=20_{6}C_3 = 20で計算できます。
したがって、AからPを通ってBまでの最短経路数は、 3×20=603 \times 20 = 60 です。
AからPを通ってBまでの経路と、AからQを通ってBまでの経路の重複を考えます。PとQの両方を通る経路は存在しないため、重複はありません。
したがって、PまたはQを通る最短経路数は、AからPを通ってBまでの経路数と、AからQを通ってBまでの経路数を足し合わせます。
60+60=12060 + 60 = 120

3. 最終的な答え

セソタ: 126
チツ: 60
テト: 120

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