画像に写っている問題は、全部で3問あります。 (2) 大人4人が続いて並ぶ並び方の総数を求めます。 (3) 大人と子どもが交互に並ぶ並び方の総数を求めます。 (4) 両端の少なくとも1人は大人である並び方の総数を求めます。 ただし、以下の条件が不明なため、具体的な数字を出すことができません。 * 並ぶ人数(大人と子供の合計人数) * 大人と子供それぞれの人数 そこで、以下では、並ぶ人数を $n$ 人、大人の人数を $a$ 人、子供の人数を $c$ 人($n = a + c$)とした場合に、それぞれの問題について、順列・組み合わせの考え方を使って解き方の手順を説明します。

離散数学順列組み合わせ場合の数並び方
2025/6/8

1. 問題の内容

画像に写っている問題は、全部で3問あります。
(2) 大人4人が続いて並ぶ並び方の総数を求めます。
(3) 大人と子どもが交互に並ぶ並び方の総数を求めます。
(4) 両端の少なくとも1人は大人である並び方の総数を求めます。
ただし、以下の条件が不明なため、具体的な数字を出すことができません。
* 並ぶ人数(大人と子供の合計人数)
* 大人と子供それぞれの人数
そこで、以下では、並ぶ人数を nn 人、大人の人数を aa 人、子供の人数を cc 人(n=a+cn = a + c)とした場合に、それぞれの問題について、順列・組み合わせの考え方を使って解き方の手順を説明します。

2. 解き方の手順

(2) 大人4人が続いて並ぶ場合
* まず、大人4人を1つのグループとして考えます。
* このグループと残りの n4n - 4 人を並べる順列を考えます。ただし、残りの人が大人であるか子供であるかは区別します。
* 次に、大人4人グループの中での並び順を考慮します。
* 具体的には、n=6n=6, a=4a=4, c=2c=2 の場合、大人4人のグループと子供2人を並べる順列は 3!3! 通り。さらに大人4人の中での並び方は 4!4!通りなので、3!×4!=6×24=1443! \times 4! = 6 \times 24 = 144 通りです。
一般に、大人の人数が4人より多い場合は、大人4人グループを固定して、残りの大人と子供の並び方を考慮する必要があります。
例えば、n=7n=7, a=5a=5, c=2c=2 の場合、大人4人のグループと残りの大人1人と子供2人を並べる順列は 4!4! 通り。さらに大人4人の中での並び方は 4!4!通りなので、4!×4!=24×24=5764! \times 4! = 24 \times 24 = 576 通りです。
(3) 大人と子どもが交互に並ぶ場合
* 大人の人数と子どもの人数が同じ場合(a=c=n/2a = c = n/2)、大人から並べる場合と子供から並べる場合の2通りあります。大人の並び方はa!a!通り、子供の並び方もc!c!通りなので、全部で2×a!×c!=2×(n/2)!×(n/2)!2 \times a! \times c! = 2 \times (n/2)! \times (n/2)!通りとなります。
* 大人の人数と子どもの人数が1人違う場合(ac=1|a - c| = 1)、人数が多い方から並べるしかありません。例えば、a=c+1a = c+1の場合、大人の並び方はa!a!通り、子供の並び方はc!c!通りなので、全部でa!×c!a! \times c!通りとなります。c=a+1c = a+1の場合も同様に、a!×c!a! \times c!通りとなります。
* 大人の人数と子供の人数が2人以上違う場合は、交互に並ぶことはできません。
(4) 両端の少なくとも1人が大人である場合
* 全体の並び方から、両端が子供である並び方を引くことで求められます。
* 全体の並び方はn!n!通りです。
* 両端が子供である並び方を計算します。まず、両端に子供を配置する方法はc×(c1)c \times (c-1)通り。残りのn2n-2人を並べる方法は(n2)!(n-2)!通り。したがって、両端が子供である並び方はc×(c1)×(n2)!c \times (c-1) \times (n-2)!通りです。
* 両端の少なくとも1人が大人である並び方は、n!c×(c1)×(n2)!n! - c \times (c-1) \times (n-2)!通りとなります。

3. 最終的な答え

問題文の情報が不足しているため、最終的な具体的な答えを出すことはできません。
上記の手順に従って、与えられたnn, aa, ccの値を用いて計算してください。

「離散数学」の関連問題

集合 $X = \{1, 2\}$ と $Y = \{2, 3\}$ が与えられたとき、以下の集合を求める問題です。 (1) $X \cap Y$ (2) $X \cup Y$ (3) $X \set...

集合集合演算共通部分和集合差集合直積
2025/6/8

与えられた6つの集合の要素を、重複なくすべて答える問題です。ただし、$\mathbb{Z}_{\ge 0}$ は非負の整数全体の集合を意味します。

集合集合の要素整数集合演算
2025/6/8

(1) aが4個、bが2個、cが2個の合計8個の文字を1列に並べる場合の数を求めます。 (2) SWEETSという6文字の文字列を1列に並べる場合の数を求めます。

順列組み合わせ同じものを含む順列場合の数
2025/6/8

問題3: (5) 12人の生徒を4人ずつA, B, Cの3組に組分けする方法の総数を求める。 (6) 10人の生徒を4人、3人、3人の3組に組分けする方法の総数を求める。 (7) 7人の生徒を2組に組...

組み合わせ順列場合の数重複順列
2025/6/8

7段の階段を1回に1段または2段ずつ上る方法は何通りあるか。また、図のような碁盤目状の街路において、指定された区間を通らずにPからQへ行く最短経路は何通りあるか、という問題です。

漸化式組み合わせ最短経路場合の数格子点
2025/6/8

図のような道のある町で、PからQまで遠回りをせずに進む場合の道順の総数を求める問題です。 (1) Rを通って行く場合 (2) ×印の箇所を通らないで行く場合 (3) Rを通り、×印の箇所を通らないで行...

場合の数最短経路組み合わせ
2025/6/8

図のような道路がある町で、P地点からQ地点まで最短距離で移動する場合を考える。 (1) R地点を通って行く場合の経路の総数を求める。 (2) X印の箇所を通らないで行く場合の経路の総数を求める。 (3...

組み合わせ最短経路場合の数順列
2025/6/8

右の図のような道のある町で、PからQまで遠回りをしないで行く。次のそれぞれの条件における道順の総数を求めよ。 (1) Rを通って行く。 (2) ×印の箇所を通らないで行く。 (3) Rを通り、×印の箇...

組み合わせ最短経路場合の数順列
2025/6/8

(1) 9人の部員の中から、部長、副部長、会計を各1人選ぶ場合の数を求める問題です。兼任は認められません。 (2) 20人の応募者の中から、アメリカ、イギリス、オーストラリアに各1人ずつ派遣する場合の...

順列組み合わせ場合の数
2025/6/8

6種類の色を使って、図形の各部分を全て異なる色で塗り分ける場合の数を求める問題です。ただし、回転して同じになる場合は、同じ塗り方とみなします。問題は3つあります。 (1) 三角形を横に区切った図形(5...

組み合わせ場合の数順列回転対称性数え上げ
2025/6/8