数学
高校生
解決済み

数Aの問題です。

6枚のカード1,2,3,4,5,6がある。
6枚のカードを区別できない3個の箱に分けるとき、カード1,2を別々の箱に入れる方法は何通りあるか。ただし空の箱は無いものとする。

私が考えたのは3^5-(3^4+2^4)=146通り
3^5は適当にカードを箱に分けた数
3^4は1,2が同じ箱のときの数
2^4は1,2が別々だが空の箱があるときの数

答えは65通りなので致命的な間違いをしていると思うのですがどこか分かる方いますでしょうか?
ご教示頂きたいです、よろしくお願いします。

回答

✨ ベストアンサー ✨

3つの箱が区別できるような計算となり、多くなってしまってます。
---------------------
カード番号を➀~⑥とします。
先にカード➀と②を別の箱に入れておいて、残りの4枚(③~⑥)を箱にいれます。
こうすると、3つの箱は、①、②、空、の状態なので区別できるものになっています。
カード4枚(③~⑥)を箱にいれる方法は、
・自由に3つの箱へ入れる方法:3⁴
・➀と②の入っている箱に入れる方法(空箱になる):2⁴
空箱にならない方法=3⁴-2⁴
=81-16=65

他の解法もあると思いますが、自由に入れる組合せ(3^4,2^4)を使う方法で解いてみました。

mochi

早速の回答ありがとうございます!
先に1,2を入れて考えると良いのですね。
分かりやすいご説明ありがとうございます!

GDO

最初の回答を削除してしまったので再掲載しておきます。
(最初の回答にコメントをいただいているので)

それと、mochiさんの解答案は3^5となっていますが、3^6の間違えですか?(カードは6枚です)

■最初の回答
3つの箱が区別できるものとして計算されているので、多くなってしまってます。
---------------------------------
カード番号を①~⑥とします。
先にカード①と②を別の箱にいれて、残りを振り分けることにします。
①、②の入っていない箱は1~4個となる場合があるので、それぞれを考えます。
①、②の入っていない箱に、
・4つ入る場合:③~⑥から4つ選ぶ…1通り
・3つ入る場合:③~⑥から3つ選び、残り1つは①か②のどちらでもよい…₄C₃×2¹通り
・2つ入る場合:③~⑥から2つ選び、残り2つは①か②のどちらでもよい…₄C₂×2²通り
・1つ入る場合:③~⑥から1つ選び、残り3つは①か②のどちらでもよい…₄C₁×2³通り
合計:1+₄C₃×2¹+₄C₂×2²+₄C₁×2³
=1+8+24+32
=65
他の解法もあると思いますが、自由に入れる組合せ(2^3等)を使う方法で解いてみました。
---------------------
■mochiさんコメント
回答ありがとうございます!!
回答者様が考えて下さった解法は分かりやすく理解できましたが、仮に私のような全体の場合の数だしてから例外を引いていくような解き方だとどのような式になるのでしょうか?
続けての質問で申し訳ないのですがよろしくお願いします…。

GDO

mochiさん解答(箱は区別する方法)を利用すると、以下の様になります。
(1) ランダムに入れるが空にしない(箱は区別する)
(2) 12は同じ箱にするが空にしない(箱は区別する)
(3) 箱は区別できないので6(₃P₃)で割る。

(1) 3⁶-(3×2⁶-3×1⁶)=540(ランダム、空箱なし)
(2) 3⁵-(3×2⁵-3×1⁵)=150(1・2が同じ箱、空箱なし)
(3) (540-150)/6 = 65

<計算部分を一部解説>
3×2⁶…2つの箱の選び方₃C₂×2⁶
3×1⁶…箱1つだけに入るケースが重複するので差し引く

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