集合A, B, Cが以下のように定義されているとき、$n(A \cup B \cup C)$を求めよ。 * $A = \{1 \text{以上} 100 \text{以下の} 2 \text{の倍数}\}$ * $B = \{1 \text{以上} 100 \text{以下の} 3 \text{の倍数}\}$ * $C = \{1 \text{以上} 100 \text{以下の} 4 \text{の倍数}\}$

離散数学集合包除原理集合の要素数
2025/4/6

1. 問題の内容

集合A, B, Cが以下のように定義されているとき、n(ABC)n(A \cup B \cup C)を求めよ。
* A={1以上100以下の2の倍数}A = \{1 \text{以上} 100 \text{以下の} 2 \text{の倍数}\}
* B={1以上100以下の3の倍数}B = \{1 \text{以上} 100 \text{以下の} 3 \text{の倍数}\}
* C={1以上100以下の4の倍数}C = \{1 \text{以上} 100 \text{以下の} 4 \text{の倍数}\}

2. 解き方の手順

包含と排除の原理(包除原理)を用いて、n(ABC)n(A \cup B \cup C)を計算します。
n(ABC)=n(A)+n(B)+n(C)n(AB)n(BC)n(CA)+n(ABC)n(A \cup B \cup C) = n(A) + n(B) + n(C) - n(A \cap B) - n(B \cap C) - n(C \cap A) + n(A \cap B \cap C)
それぞれの項を計算します。
* n(A)n(A): 1から100までの2の倍数の個数。 n(A)=1002=50n(A) = \lfloor \frac{100}{2} \rfloor = 50
* n(B)n(B): 1から100までの3の倍数の個数。 n(B)=1003=33n(B) = \lfloor \frac{100}{3} \rfloor = 33
* n(C)n(C): 1から100までの4の倍数の個数。 n(C)=1004=25n(C) = \lfloor \frac{100}{4} \rfloor = 25
* n(AB)n(A \cap B): 1から100までの2の倍数かつ3の倍数の個数。つまり6の倍数の個数。 n(AB)=1006=16n(A \cap B) = \lfloor \frac{100}{6} \rfloor = 16
* n(BC)n(B \cap C): 1から100までの3の倍数かつ4の倍数の個数。つまり12の倍数の個数。 n(BC)=10012=8n(B \cap C) = \lfloor \frac{100}{12} \rfloor = 8
* n(CA)n(C \cap A): 1から100までの4の倍数かつ2の倍数の個数。つまり4の倍数の個数。 n(CA)=1004=25n(C \cap A) = \lfloor \frac{100}{4} \rfloor = 25
* n(ABC)n(A \cap B \cap C): 1から100までの2の倍数かつ3の倍数かつ4の倍数の個数。つまり12の倍数の個数。 n(ABC)=10012=8n(A \cap B \cap C) = \lfloor \frac{100}{12} \rfloor = 8
これらの値を包除原理の式に代入します。
n(ABC)=50+33+2516825+8=10849+8=59+8=67n(A \cup B \cup C) = 50 + 33 + 25 - 16 - 8 - 25 + 8 = 108 - 49 + 8 = 59 + 8 = 67

3. 最終的な答え

67

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