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道順の数

碁盤の目の道で、各交差点までの行き方の数を書きこんでたしていく方法で、遠回りしない道順の数を求められる(通れない交差点があるときもふくむ)

前提

この技能までの道筋(2 技能)
算数中学高校大学大学院

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  1. 樹形図で数え上げる (算数 場合の数)
  2. 積の法則と和の法則 (算数 場合の数)

説明

碁盤の目のように道が並んだ町で、ある地点から別の地点まで、遠回りしないで行く道順が何通りあるかを求めます。出発点に近い交差点から順に、その交差点までの行き方の数を書きこみ、となりの交差点の数をたしていくと、どんなに道順が多くても計算で求められます。通れない交差点や道があるときにも使えます。

なぜそうしてよいのか

出発点 A から、東へ 3 区画・北へ 2 区画はなれた地点 B へ遠回りしないで行くときは、東か北にしか進みません(西や南に進むと遠回りになります)。

すると、ある交差点にたどりつく直前には、必ず「西どなりの交差点から東へ 1 区画進んできた」か「南どなりの交差点から北へ 1 区画進んできた」かのどちらか一方です。この 2 つの場合は同時には起こらない(重ならない)ので、和の法則から、
その交差点までの行き方の数 = 西どなりまでの行き方の数 + 南どなりまでの行き方の数
になります。

A から真東に並ぶ交差点と、真北に並ぶ交差点は、まっすぐ進む 1 通りしか行き方がないので 1 を書きます。あとは A に近いところから順に、西と南の数をたして書きこんでいけば、最後に B の数が出ます。通れない交差点には 0 を書いておけば、そこを通る道順は自然に数からのぞかれます(となりにたしても数がふえないからです)。

手順

  1. 出発点と到着点、進む向き(たとえば東と北)を確かめる

  2. 出発点から進む向きにまっすぐ並ぶはしの交差点に 1 を書く(とちゅうに通れない交差点があれば、そこから先は 0)

  3. 通れない交差点には 0 を書く

  4. 出発点に近い交差点から順に、「1 つ手前の 2 つの交差点(西どなりと南どなり)の数の和」を書きこむ

  5. 到着点に書かれた数が、遠回りしない道順の数になる

例題

東西にのびる 3 本の道と、南北にのびる 4 本の道が、碁盤の目のように交わっています。南西のかどの交差点 A から、北東のかどの交差点 B(A から東へ 3 区画、北へ 2 区画進んだところ)まで、道にそって遠回りしないで行く道順は何通りありますか。

例題の解答

手順 1: A から B へ、東と北にだけ進みます。交差点の位置を「東へ□区画・北へ○区画」で表します。

手順 2: A から真東に並ぶ交差点(北へ 0 区画)と、真北に並ぶ交差点(東へ 0 区画)には 1 を書きます。

手順 3: 通れない交差点はありません。

手順 4: 北へ 1 区画の列は、西から順に , , , です。北へ 2 区画の列は、西から順に , , , です。(それぞれ「西どなりの数 + 南どなりの数」です。)

手順 5: B(東へ 3 区画・北へ 2 区画)に書かれた数は 10 なので、道順は 10 通りです。

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること