場合の数の問題
東西にのびるまっすぐな道が 4 本、南北にのびるまっすぐな道が 5 本あり、それぞれ同じ間かくで交わって、ご石の目のような道になっています。いちばん南の道といちばん西の道が交わる地点を A、いちばん北の道といちばん東の道が交わる地点を B とします。また、A から東へ 2 区画、北へ 1 区画進んだところにある交差点を C とします。交差点 C は工事中で通れません。A から B まで、東または北にだけ進む遠回りしない道順は、全部で何通りありますか。
この問題で使うもの
- 道順の数(説明と入口の問題)
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
各交差点に「A からそこまで行く道順の数」を書きこんでいく方法を使いましょう。
ヒント 2
ある交差点への道順の数は、西どなりの交差点の数と南どなりの交差点の数の和です。通れない交差点 C には 0 を書きます。
ヒント 3
いちばん南の列とどの列のいちばん西もすべて 1 です。北へ 1 区画の列は、西から 1, 2, 0, 1, 2 となります。この続きを北へ順に計算しましょう。
答えと解説
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解説を読む
A から B までは、東へ 4 区画、北へ 3 区画進みます。
各交差点に「A からその交差点まで、遠回りしないで行く道順の数」を書きこんでいきます。ある交差点への道順の数は、その交差点の 西どなりの数と南どなりの数をたしたもの になります。ただし、通れない C には 0 を書きます。
交差点を「A から東へ何区画、北へ何区画」で表し、南の列から順に書くと次のようになります(左が西)。
- 北へ 0 区画の列: 1, 1, 1, 1, 1
- 北へ 1 区画の列: 1, 1+1=2, 0(C), 0+1=1, 1+1=2
- 北へ 2 区画の列: 1, 1+2=3, 3+0=3, 3+1=4, 4+2=6
- 北へ 3 区画の列: 1, 1+3=4, 4+3=7, 7+4=11, 11+6=17
いちばん北の列のいちばん東が B なので、道順は 17 通りです。
(別の考え方)C を通ってもよいときの道順は、上と同じ書きこみで C に 0 を書かずに計算すると 35 通りです。A から C までは 3 通り、C から B までは東へ 2 区画・北へ 2 区画で 6 通りなので、C を通る道順は 通りです。よって 通りとなり、答えが一致します。
別解
東西の道が 4 本、南北の道が 5 本なので、A から B までは東へ 4 区画、北へ 3 区画進む。
まず工事がないときの道順を、各交差点に行く道順の数を A から順に足して求める(A の北と東は 1 通りずつ、あとは「南の交差点の数+西の交差点の数」)。A から B までは 東 4 回・北 3 回の並べ方なので 7 回のうち北の 3 回の位置を決めて 通り。
次に C(東へ 2、北へ 1 の交差点)を通る道順を数える。
A から C まで: 東 2 回・北 1 回の並べ方で 3 通り。
C から B まで: 東 2 回・北 2 回の並べ方で 通り。
C を通る道順は 通り。
C を通らない道順は 通り。
検算: 各交差点までの道順を書いていく。下の段(一番南)は 1,1,1,1,1。2 段目は 1,2,3,4,5。3 段目は 1,3,6,10,15。4 段目は 1,4,10,20,35。C(東へ 2、北へ 1)は 3 を持つので C を通れないとして 3 を 0 にすると、2 段目は 1,2,0,2,2。3 段目は 1,3,3,5,7。4 段目は 1,4,7,12,19。…ここで C を 0 にしただけでは正しくないので数え直す。C は 2 段目の左から 3 番目で、この交差点を 0 にすると 2 段目: 1,1,0,0+... と計算し直す。2 段目は左から 1, 2, 0, (0+1)=1, (1+1)=2。3 段目は 1, 3, 3, 4, 6。4 段目は 1, 4, 7, 11, 17。B の道順は 17 通りで、先の答えと一致する。