与えられた図形は6つの区画(A, B, C, D, E, F)に分けられています。隣接する区画は異なる色で塗るという条件の下で、赤、青、黄、白の4色以内で塗り分ける方法は何通りあるか求めます。

離散数学グラフ彩色組み合わせ
2025/8/9

1. 問題の内容

与えられた図形は6つの区画(A, B, C, D, E, F)に分けられています。隣接する区画は異なる色で塗るという条件の下で、赤、青、黄、白の4色以内で塗り分ける方法は何通りあるか求めます。

2. 解き方の手順

まず、A, B, C, D, E, Fの順に色を塗っていくことを考えます。Aから順に塗る色の選び方を数え上げます。
* Aの塗り方: 4通り
* Bの塗り方: Aと異なる色なので3通り
* Cの塗り方: AとBと異なる色なので2通り
* Dの塗り方: BとCと異なる色なので、場合分けが必要になります。
* 場合1: AとDが同じ色の場合:EはCとDと異なる色で塗る必要があるため、1通り。FはDとEと異なる色なので2通り。この場合は 4×3×2×1×1×2=484 \times 3 \times 2 \times 1 \times 1 \times 2 = 48 通り。
* 場合2: AとDが異なる色の場合:Dの色の選び方はA, B, Cと異なるので1通り。EはCとDと異なる色で塗る必要があるため、1通り。FはDとEと異なる色なので2通り。この場合は 4×3×2×1×1×2=484 \times 3 \times 2 \times 1 \times 1 \times 2 = 48 通り。
もしくは、Dの塗り方について、B, Cと異なる色なので場合分けせずに考えることも可能です。EはCとDと異なる色で塗る必要があり、FはDとEと異なる色で塗る必要があります。
A,B,Cの塗り方は4×3×2=244 \times 3 \times 2 = 24通りです。次にDを塗ります。
DはB,Cと異なる色なので塗り方は以下の通りです。
(i) D,Aが同じ色の時:Dの塗り方は1通り
(ii) D,Aが異なる色の時:Dの塗り方は1通り
ここでEの塗り方を考えます。EはC,Dと異なる色で塗る必要があります。
(i) D,Aが同じ色の時:C,Dの塗り方は違う色なので、Eは1通り
(ii) D,Aが異なる色の時:C,Dの塗り方は違う色なので、Eは1通り
最後にFの塗り方を考えます。FはD,Eと異なる色で塗る必要があります。
(i) D,Aが同じ色の時:D,Eの塗り方は違う色なので、Fは2通り
(ii) D,Aが異なる色の時:D,Eの塗り方は違う色なので、Fは2通り
以上のことから塗り分け方は4×3×2×1×1×2=484 \times 3 \times 2 \times 1 \times 1 \times 2 = 48通りです。

3. 最終的な答え

48通り

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