おはようございます⛅️
昨夜投稿しようとして下書き保存したまま忘れちゃったのを、今朝 誤ってそのまま公開してしまい削除しました。
イイね👍️を下さった皆さん、ごめんなさい(@_@;)💦
今 新しく作ったものを、投稿し直します。
問題
高校数学の教師まさこ先生は放課後に、数学に興味のある生徒に向け発展的内容を研究する『数学サークル』を開催しております。
サークル会員は1年生のみに限定しており、今年は7名が参加しております。
会員が座る席は毎回決まっているのですが、夏休みが終わって2学期が始まったら、席替えを行おうと思っています。
席替えで誰もが前の席と同じにならないように座るには、何通りの座り方があるでしょうか?
かなりの難問だと思います…。
席に左から順に1~7までの番号が振り分けてあるとすると、現在No.1の席にはA君が、No.2の席にはBさんがと、順に座っているとします。
席替えしたときに、1の席にはA君が、2の席にはBさんが…とならないように設定したいのです。
ちなみに、会員が2名ならお互いが入れ替わるだけなので、左からB - A の1通りしかありません。
会員が3名なら、左からB - C - A と C - A - B の2通りあります。
会員が4名なら、左から BADC,BCDA,BDAC,CADB,CDAB,CDBA,DABC,DCAB,DCBA の9通りあります。
では 7名なら…?
※ 答えをコメントされるかたは、解法や途中式の記述を省いて、何通りあるかの数だけを書いて下さっても構いません✒️
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投稿を表示正解:1854通り。
この問題は7名の席替えをいきなり計算しようとすると大変ですね。
本文に書いたように、少ない人数から順に計算して、一人づつ人数を増やす方法で算出します。
まずは会員0名と1名なら、席替えは必用ありませんから除外。
次に2名を考えると、お互いが入れ替わるしか席替えはありません。
A-B ⇒ B-A
よって2名の場合の席替え方法は1通り。
次に3名を考えると、まずAさんの席にBさんが移り、Bさんの席がCさんが移り、Cさんの席にAさんが移るの方法が1つ。
残りの方法は、Aさんの席にCさんが移り、Bさんの席にAさんが移り、Cさんの席Bさんが移る方法。
A-B-C ⇒ B-C-A、C-A-B
よって3名の場合の席替えの方法は2通り。
さて、ここまでは紙とペンで実際に書いて調べれば、比較的簡単に求まります。
問題は4名以上になった A-B-C-D…nの場合ですね。
では4名の場合の算出方法を解説します。
最初にA-B-C-Dと並んでいるAとBをまずと入れ替えます。
次にC-Dを入れ替えるのですが、その方法は何通りでしょうか?
2名を入れ替える方法は先程見たように1通りです。
ここまでで完成したB-A-D-Cでまず1通りあるのですが、Aを最初にCやDと入れ替える方法もあり、その場合にも残りを入れ替える方法は各1通り。
全部でBADC,CDAB,DCBAの3通りがあります。
これを①とします。
次に考えるのは、最初にAと入れ替えた直後にA以外の3箇所の入れ替え方法です。
A-B-C-DからB-A-C-Dにして、この時に前から2番目に置いたAはそのままにして、その他の3名を入れ替える方法を考えます。
3名の入れ替え方法は前に見たように2通りです。
最初に入れ変えるAの位置は全部で3箇所ありますから、3×2=6 で6通りの入れ替え方法があります。
これを②とします。
①+②=3+6=9 なので4名の席替え方法は9通りとなります。
今までの手順でn名の場合を考えると、n名の席替え方法の数をDnと表すと、
Dn=(n-1){ (Dn-1) + (Dn-2) }
となります。
5名の場合は今算出した4名の場合のD4=9を使って、
D5=(5-1){ 9+2 }=4×11=44
5名の場合は44通りの席替え方法があります。
6名の場合も先に算出した5名の場合のD5=44を使って計算し、7名の場合もD6で出した数を使って計算します。
この席替えの方法は数学では「完全順列」「撹乱順列」もしくは「モンモール数」と呼ばれておりますので、興味のあるかたはネットで検索してみて下さい。
実は順番に数えていかなくても、Dn=(n-1){ (Dn-1) + (Dn-2) }という漸化式を解くと、一般項を算出できる式が得られますが、その漸化式を解く過程が複雑過ぎて私には解説できません(汗)
大学受検で出題されることもあるようですが、試験時間の関係で4名くらいまでのようなので、
順番に0,1,2,9,44という数値を「おい肉良し=012944」と語呂合せで暗記しておけと教える先生もいるとか…?
コメントくださった皆さま、どうもありがとうございましたm(_ _)m
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投稿を表示ダブった子が居るので計算不能💥😀🍺💦
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投稿を表示確か、式的には・・・・
7×6×5×4×3×2×1 でしたっけ?
式が合っていれば 5040
座席って・・・円形で座る場合は・・・・
720通り
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投稿を表示≒ 147 とおり(ざっくり💦)