場合の数と確率の問題
赤玉 個、白玉 個、青玉 個の合計 個の玉を、左から右へ一列に並べる。同じ色の玉は互いに区別しないものとする。このとき、両端の玉が同じ色になる並べ方は何通りあるか。
この問題で使うもの
- 同じものを含む順列・重複組合せ(説明と入口の問題)
- 和の法則・積の法則と樹形図(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(6 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
両端の玉の色が赤・白・青のどれかで場合分けしましょう。
ヒント 2
両端を決めると、残り 個の玉を間に並べることになります。同じものを含む順列の公式 を使いましょう。
ヒント 3
両端が赤玉のとき、間には赤 個・白 個・青 個を並べるので 通りです。白・青のときも同様に数えます。
答えと解説
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解説を読む
両端の玉の色で場合を分けます。両端の 個を決めると、残りの 個の玉を間の か所に並べることになります。
(i) 両端がともに赤玉のとき
間に並べる玉は、赤玉 個、白玉 個、青玉 個です。並べ方は
(ii) 両端がともに白玉のとき
間に並べる玉は、赤玉 個、青玉 個です。並べ方は
(iii) 両端がともに青玉のとき
間に並べる玉は、赤玉 個、白玉 個です。(ii) と同様に 通りです。
(i)〜(iii) は同時には起こらないので、和の法則により
(参考) 条件のない並べ方の総数は 通りです。
別解
両端の色で場合分けする。
(1) 両端が赤: 残り 5 個は赤 1、白 2、青 2 なので、並べ方は 通り。
(2) 両端が白: 残り 5 個は赤 3、青 2 なので、並べ方は 通り。
(3) 両端が青: 残り 5 個は赤 3、白 2 なので、並べ方は 通り。
合計は 通り。
検算: 全体の並べ方は 通り。両端が異なる色の並べ方を数える。
両端が (赤,白) または (白,赤): 残りは赤 2、白 1、青 2 で 通りなので、2 通りの向きで 通り。
両端が (赤,青) または (青,赤): 同様に 通り。
両端が (白,青) または (青,白): 残りは赤 3、白 1、青 1 で 通りなので、2 通りの向きで 通り。
両端が異なる色の並べ方は 通りで、 通りとなり一致する。