見分け方:「入れ替えたら別物になるか?」
10人のクラスから2人を選ぶ場面で比べます。
→場合の数の解き方(3ステップ)
① 「選んで並べる・役割をつける」のか「選ぶだけ」なのかを判定する
② 並べるなら nPr=nから1ずつ減らしてr個かける
③ 選ぶだけなら nCr=nPr ÷ r!(ダブりを消す)
SPI定番パターン
整数をつくる:「1〜5のカードで3けたの整数は何通り?」→ 順番が意味を持つ(123と321は別)ので順列。5P3=5×4×3=60通り。0を含むカードのときは、百の位に0が使えないので「先頭だけ別に数える」のが定石です(0〜4なら 4×4×3=48通り)。
握手の回数:「6人全員が1回ずつ握手すると何回?」→ AとBの握手とBとAの握手は同じなので組合せ。6C2=15回。
男女からそれぞれ選ぶ:「男子5人から2人、女子4人から1人」→ それぞれ組合せで数えてかけ算。5C2×4C1=10×4=40通り。「AかつB」はかけ算、「AまたはB」はたし算です。
「5人を1列に並べる」と「5人から3人選んで並べる」って、何がちがうんですか?
全員使うかどうかだけだよ。全員並べるなら 5!=5×4×3×2×1=120通り。3人だけなら途中でやめて 5P3=5×4×3=60通り。階乗(!)は順列の「全部使う版」なんだ。
i豆知識:なぜ「!」(ビックリマーク)なの?
階乗の「!」は、1808年にフランスの数学者クランプが導入しました。理由は意外と現実的で、それまでの記号(数字を線で囲む書き方など)が活版印刷で組みにくかったから。どの印刷所にもある「!」が選ばれたのです。
とはいえ、この記号は中身にぴったり。階乗は驚くほど速く増えるからです。5!=120 ですが、10!=約363万、20!=約243京。トランプ52枚の並べ方 52! に至っては約8×10⁶⁷通り——「たった52枚でこの数!?」という驚きごと覚えてしまいましょう。上の計算機の「階乗」タブで、nを1つ増やすたびに桁が爆発する様子を試せます。
✕SPIで狙われる定番ミス
❌ 代表選びなのに P で計算してしまう(答えが2倍・6倍に膨らむ)
❌ 「少なくとも1人」を直接数えて場合分け地獄になる(全体−ぜんぶ外れで一発)
❌ 「かつ」と「または」の混同(かつ=かけ算、または=たし算)
例題(計算機で検算してみよう)
- 7人から会長・書記・会計を選ぶと何通り?(答え:7P3=210通り)
- 8チームから上位3チームの「組」を選ぶと?(答え:8C3=56通り)
- 4人を1列に並べる並べ方は?(答え:4!=24通り)
- 男子6人から2人、女子5人から2人選ぶと?(答え:6C2×5C2=15×10=150通り)