順列・組合せ|PとCの見分け方と計算

SPIの場合の数で点を落とす原因は、ほぼ1つ——順列(P)と組合せ(C)の取りちがえです。見分けの基準は「順番・役割の区別があるか」だけ。計算機で nPr・nCr を確かめながら、見分けの感覚を身につけましょう。

n個から r個を選んで「並べる」

🏃 順列は「順番が関係ある」とき(委員長と副委員長、3けたの整数など)。nから1ずつ減らしながらr個かけます。

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。

委員長と副委員長 A委員長・B副 と B委員長・A副 は 別の結果 → 順列 P 10P2 = 10×9 = 90通り 代表 2人 AとB も BとA も 同じ結果 → 組合せ C 10C2 = 90÷2 = 45通り C は「P のあとに、並べ替えのダブり(r!)をわって消す」だけ

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。

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セナ

「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?

ホクト先生のアイコン
ホクト先生

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。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)

  1. 7人から会長・書記・会計を選ぶと何通り?(答え:7P3=210通り)
  2. 8チームから上位3チームの「組」を選ぶと?(答え:8C3=56通り)
  3. 4人を1列に並べる並べ方は?(答え:4!=24通り)
  4. 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)

FAQよくある質問

順列(P)と組合せ(C)はどう見分ける?

「選んだあとに役割や順番の区別があるか」で見分けます。委員長と副委員長(役割あり)→順列P、代表2人(区別なし)→組合せC。迷ったら「選んだ2人を入れ替えて別の結果になるか?」と自問しましょう。

nPrの計算のしかたは?

nから1ずつ減らしながらr個かけます。10P3=10×9×8=720。1人目の選び方が10通り、2人目は残り9通り、3人目は8通り…という「かけ算の枝分かれ」です。

nCrの計算のしかたは?

nPrをr!(rの階乗)でわります。10C3=(10×9×8)÷(3×2×1)=120。同じ3人の並べ替え6通りを「1つ」と数え直すためにわり算します。

「少なくとも1つ」はどう数える?

全体から「1つもない場合」を引くのが鉄則です。直接数えると場合分けが爆発します。(少なくとも1つ)=(全体)−(ぜんぶ外れ)。確率でも同じ考え方を使います。

階乗の記号はなぜ「!」(ビックリマーク)なの?

1808年にフランスの数学者クランプが導入した記法です。それまでの階乗記号は印刷で組みにくく、どの印刷所にもある「!」が選ばれました。階乗は驚くほど速く増える(10!≒363万、20!は約243京)ので、「驚きの記号」として覚えると忘れません。

nPrの「n」「P」「r」は何の略?

n=number(数)、P=Permutation(順列)、C=Combination(組合せ)の頭文字です。rは「nからr個取る」の取る側を表す文字として定着しました。nPrは「n個からr個取って並べる」という英語の文章を記号に圧縮したものです。

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