算数【基本】場合の数( 順列・組み合わせ・図形 )

問1 書き出す

(1)3 cm、4 cm、5 cm、6 cm、8 cm のまっすぐな棒から 3 本取り出して、三角形を作るとき、何通りの三角形ができますか。

答え(1)
8 通り
解き方(1)
3 本の棒で三角形をつくる場合、最も長い辺は、残りの 2 辺の和より小さくなければならない。
最も長い辺が 8 cm のとき、残り 2 辺の長さ組み合わせは、( 3, 6 )、( 4, 5 )、( 4, 6 )、( 5, 6 ) の 4 通り
最も長い辺が 6 cm のとき、残り2辺の長さ組み合わせは、( 3, 4 )、( 3, 5 ) 、( 4, 5 ) の 3 通り
最も長い辺が 5 cm のとき、残り 2 辺の長さ組み合わせは、( 3, 4 ) の 1 通り
よって全部で 4 + 3 + 1 = 8 [通り]

(2)\(\boxed{3}\)、\(\boxed{4}\)、\(\boxed{5}\)、\(\boxed{6}\) の 4 枚のカードから 2 枚を取り出して 2 けたの整数をつくります。その中に 46 より大きい偶数は何個ありますか。

答え(2)
3 個
解き方(2)
十の位が 4 で 46 より大きい偶数はない。
十の位が 5 で 46 より大きい偶数は 54、56 の 2 個
十の位が 6 で 46 より大きい偶数は 64 の 1 個
よって、2 + 1 = 3 [個]

(3)大、中、小の 3 つのサイコロを同時に投げるとき、出る目の和が 6 以下になるのは何通りですか。

答え(3)
20 通り
解き方(3)
出る目の和が 6 以下なので、和が 3、4、5、6 になる数の組み合わせを考える。
・和が 3
( 1, 1, 1 ) の 1 通り
・和が 4
( 1, 1, 2 ) の 1 通り
ただし、2 が出るサイコロが大・中・小が考えられるので、1 × 3 = 3 [通り]
・和が 5
( 1, 1, 3 )、( 1, 2, 2 )
( 1, 1, 3 ) は 3 が出るサイコロが大・中・小が考えられるので、3 通り
( 1, 2, 2 ) は 1 が出るサイコロは大・中・小が考えられるので、3 通り
よって、3 + 3 = 6 [通り]
・和が 6
( 1, 1, 4 )、( 1, 2, 3 )、( 2, 2, 2 )
( 1, 1, 4 ) は 4 が出るサイコロが大・中・小が考えられるので、3 [通り]
( 2, 2, 2 ) は 1 通り
( 1, 2, 3 ) のとき
大が 1 の場合、( 大 1, 中 2, 小 3 ) と ( 大 1, 中 3, 小 2 ) の 2 通りが考えられる。大が 2 の場合も 2 通り、大が 3 の場合も 2 通り考えられるので、2 + 2 + 2 = 6 [通り]
よって、3 + 1 + 6 = 10 [通り]
すべての場合を合わせると、1 + 3 + 6 + 10 = 20 [通り]

【 別解 】
和が 6 以下になる組み合わせは ( 1, 1, 1 )、( 1, 1, 2 )、( 1, 1, 3 )、( 1, 2, 2 )、( 1, 1, 4 )、( 1, 2, 3 )、( 2, 2, 2 )
・3 つとも同じ数なのは ( 1, 1, 1 ) と ( 2, 2, 2 ) の 2 通り
・3 つのうち 2 つが同じ数なのは ( 1, 1, 2 )、( 1, 1, 3 )、( 1, 2, 2 )、( 1, 1, 4 ) の 4 通り
異なる 1 つの数が出るサイコロは大・中・小が考えられるので、3 通り
よって、4 × 3 = 12 [通り]
・3 つの数がすべて異なるのは ( 1, 2, 3 ) の 1 通り
このとき、大が 1 の場合、( 大 1, 中 2, 小 3 ) と ( 大 1, 中 3, 小 2 ) の 2 通りが考えられる。大が 2 の場合も 2 通り、大が 3 の場合も 2 通り考えられるので、2 + 2 + 2 = 6 [通り]
すべての場合を合わせると、2 + 12 + 6 = 20 [通り]

※大・中・小の 3 つのサイコロは区別できる!
たとえば ( 大1, 中 2, 小 1 ) と ( 大2, 中 1, 小 1 ) は別の出方として数える。

問2 順列、組み合わせ( 計算で求める )

順列と組み合わせとは
●順列:異なるいくつかのものから条件に合うものを選んで順ぶ、順番を考えて並べること
※( A, B ) と ( B, A ) は別の並び方 ⇒ 2 通り
異なる N 個のものから異なる n 個を選んで並べる順列の総数は、


●組み合わせ:異なるいくつかのものから何個かを選ぶとき、順番を考えない選び方
※( A, B ) と ( B, A ) は同じ組み合わせ ⇒ 1 通り
異なる N 個の中から異なる n 個を取り出す組み合わせの総数は、

(1)順列

① \(\boxed{あ}\)、\(\boxed{い}\)、\(\boxed{う}\)、\(\boxed{え}\)、\(\boxed{お}\) の 5 枚のカードを 1 列に並べる方法は何通りありますか。

答え(1)- ①
120 通り
解き方(1)- ①
一枚目のカードを選ぶとき、5 枚から 1 枚選ぶので 5 通り
二枚目のカードを選ぶとき、残り 4 枚から 1 枚選ぶので 4 通り
同様に三枚目、四枚目、最後五枚目は残り 1 枚なので 1 通りとなり、
5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120 [通り] となる

② A、B、C、D、E の 5 人が縦一列に並びます。先頭に A が並ばないとき、並び方は全部で何通りありますか。

答え(1)- ②
96 通り
解き方(1)- ②
先頭を選ぶ方法は A 以外の B、C、D、E の 4 人から選択するので 4 通り
二番目を選ぶ方法は残り 4 人の中から選ぶので 4 通り
同様に三番目は 3 通り、四番目は 2 通り、最後の 1 人は 1 通りとなり
4 × 4 × 3 × 2 × 1 = 96 [通り]

③ 男子 3 人と女子 3 人が一列に並んで写真を撮ります。このとき、男女交互に並ぶ並び方は、全部で何通りありますか。ただし、男女 6 人は区別して考えること。

答え(1)- ③
72 通り
解き方(1)- ③
最初が男子の場合、3 × 3 × 2 × 2 × 1 × 1 = 36 [通り]
最初が女子の場合、3 × 3 × 2 × 2 × 1 × 1 = 36 [通り]
よって、36 + 36 = 72 [通り]

④ \(\boxed{2}\)、\(\boxed{3}\)、\(\boxed{4}\)、\(\boxed{6}\) の 4 枚のカードを並べて 4 けたの整数をつくります。偶数は何個できますか。

答え(1)- ④
18 個
解き方(1)- ④
4 けたの整数
千の位:すべての数 ⇒ 4 通り
百の位:千の位で使った数以外の数 ⇒ 3 通り
十の位:千の位と百の位で使った数以外の数 ⇒ 2 通り
一の位:残った数 ⇒ 1 通り
よって、全部で 4 × 3 × 2 × 1 = 24 [通り] できる。
そのうち、奇数になるのは一の位が \(\boxed{3}\) のときだけなので、
千の位:3 以外の数 ⇒ 3 通り
百の位:3 と千の位で使った数以外の数 ⇒ 2 通り
十の位:3 と千の位と百の位で使った数以外の数 ⇒ 1 通り
一の位:3 ⇒ 1 通り
よって、3 × 2 × 1 × 1 = 6 [通り]
よって偶数になるのは、24 – 6 = 18 [通り(個)]

⑤ 0、1、3、5 を使って、3 けたの整数を作ります。同じ数字を何度使ってもよいことにすると、整数は全部で何通りできますか。

答え(1)- ⑤
48 通り
解き方(1)- ⑤
百の位:0 を除くすべての数 ⇒ 3 通り
十の位:すべての数 ⇒ 4 通り
一の位:すべての数 ⇒ 4 通り
3 × 4 × 4 = 48 [通り]

⑥ \(\boxed{0}\)、\(\boxed{4}\)、\(\boxed{5}\)、\(\boxed{5}\) の 4 枚のカードを並べてできる 4 桁の数は何個ありますか。

答え(1)- ⑥
9 個
解き方(1)- ⑥
まず、2 枚ある \(\boxed{5}\) を区別して考えると( \(\boxed{5}\)1, \(\boxed{5}\)2 )、
3 × 3 × 2 × 1 = 18 [通り]
\(\boxed{5}\)1 と \(\boxed{5}\)2 の並び方は 2 × 1 = 2 [通り] あるが、実際はこれらのカードは区別できない。
よって、18 ÷ 2 = 9 [通り (個)]

実際に書き出すと以下の通り。
\(\boxed{4}\) \(\boxed{0}\) \(\boxed{5}\)1 \(\boxed{5}\)2 = \(\boxed{4}\) \(\boxed{0}\) \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{5}\)1
\(\boxed{4}\) \(\boxed{5}\)1 \(\boxed{0}\) \(\boxed{5}\)2 = \(\boxed{4}\) \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{0}\) \(\boxed{5}\)1
\(\boxed{4}\) \(\boxed{5}\)1 \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{0}\) = \(\boxed{4}\) \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{5}\)1 \(\boxed{0}\)
\(\boxed{5}\)1 \(\boxed{0}\) \(\boxed{4}\) \(\boxed{5}\)2 = \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{0}\) \(\boxed{4}\) \(\boxed{5}\)1
\(\boxed{5}\)1 \(\boxed{0}\) \(\boxed{5}\)2\(\boxed{4}\) = \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{0}\) \(\boxed{5}\)1 \(\boxed{4}\)
\(\boxed{5}\)1 \(\boxed{4}\) \(\boxed{0}\) \(\boxed{5}\)2 = \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{4}\) \(\boxed{0}\) \(\boxed{5}\)1
\(\boxed{5}\)1 \(\boxed{4}\) \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{0}\) = \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{4}\) \(\boxed{5}\)1 \(\boxed{0}\)
\(\boxed{5}\)1 \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{0}\) \(\boxed{4}\) = \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{5}\)1 \(\boxed{0}\) \(\boxed{4}\)
\(\boxed{5}\)1 \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{4}\) \(\boxed{0}\) = \(\boxed{5}\)2 \(\boxed{5}\)1 \(\boxed{4}\) \(\boxed{0}\)

※同じ数字を複数含む場合の並べ方の個数は、すべての数字の並び方の個数を、複数ある数字の並び方の個数で割った個数になる。

⑦ \(\boxed{5}\)、\(\boxed{6}\)、\(\boxed{7}\)、\(\boxed{8}\)、\(\boxed{9}\) の 5 枚のカードから 3 枚を取り出して並べ、3 けたの整数を作ります。5 の倍数は何個作れますか。

答え(1)- ⑦
12 個
解き方(1)- ⑦
これらのカードで 5 の倍数を作る場合、一の位は必ず \(\boxed{5}\) である。
百の位:\(\boxed{5}\) 以外の 4 通り
十の位:\(\boxed{5}\) と百の位のカード以外の 3 通り
一の位:\(\boxed{5}\) の 1 通り
4 × 3 × 1 = 12 [個]

⑧ 0、1、2、5、8、9 のうち異なる 3 個を並べて、3 けたの整数を作ります。5 の倍数は全部で何個できますか。

答え(1)- ⑧
36 個
解き方(1)- ⑧
これらの数字で 5 の倍数を作る場合、一の位は 0 か 5 である。
一の位が 0 のとき
百の位:0 以外の 5 通り
十の位:0 と百の位の数以外の 4 通り
一の位:0 の 1 通り
5 × 4 × 1 = 20 [個]
一の位が 5 のとき
百の位:0 と 5 以外の 4 通り
十の位:5 と百の位の数以外の 4 通り
一の位:5 の 1 通り
4 × 4 × 1 = 16 [個]
全部で 20 + 16 = 36 [個]

⑨ \(\boxed{0}\)、\(\boxed{1}\)、\(\boxed{2}\)、\(\boxed{4}\) の 4 枚のカードから 3 枚を選び、3 けたの整数を作ります。3 の倍数は何通りできますか。

答え(1)- ⑨
8 通り
解き方(1)- ⑨
3 の倍数は各位の数字の和が 3 の倍数となる。
3 つの数字の和が 3 の倍数になる組み合わせは、( 0, 1, 2 )、( 0, 2, 4 ) の 2 通り。
0 を含む 3 つの数字でできる 3 けたの整数は、
百の位:0 以外の 2 通り
十の位:百の位の数以外の 2 通り
一の位:残った数の 1 通り
より 2 × 2 × 1 = 4 [通り]
よって、4 × 2 = 8 [通り]

⑩ \(\boxed{2}\)、\(\boxed{2}\)、\(\boxed{3}\)、\(\boxed{・}\) の 4 枚のカードから 3 枚を取り出して並べ、数を作ります。\(\boxed{・}\) は小数点です。全部で何個作れますか。

答え(1)- ⑩
6 個
解き方(1)- ⑩
小数点を含まない取り出し方の組み合わせは、\(\boxed{2}\)、\(\boxed{2}\)、\(\boxed{3}\) の 1 通り
このときのできる数の個数は、3 × 2 × 1 ÷ 2 = 3 [個]
※ \(\boxed{2}\) が 2 つあり、その並び方が 2 通りあるから
小数点を含む取り出し方の組み合わせは、\(\boxed{・}\)、\(\boxed{2}\)、\(\boxed{2}\) と \(\boxed{・}\)、\(\boxed{2}\)、\(\boxed{3}\) の 2 通り
\(\boxed{・}\)、\(\boxed{2}\)、\(\boxed{2}\) のときできる数は、2.2 の 1 個
\(\boxed{・}\)、\(\boxed{2}\)、\(\boxed{3}\) のときできる数は、2.3 と 3.2 の 2 個
( 小数点が最初と最後にくることはない )
よって、全部で 3 + 1 + 2 = 6 [個]

(2)組み合わせ

① A、B、C、D、E の 5 人の中から、委員を 3 人選びます。選び方は何通りありますか。

答え(2)- ①
10 通り
解き方(2)- ①
\(\dfrac{5\ ×\ 4\ ×\ 3}{3\ ×\ 2\ ×\ 1}\) = 10 [通り]

② A ~ E の 5 チームで試合を行いました。必ず全チームと 1 度は試合を行い、同じチームと 2 度は試合をしません。試合は全部で何試合ありますか。

答え(2)- ②
10 試合
解き方(2)- ②
試合の数 = 5 チームから 2 チームを選ぶ組み合わせの数
\(\dfrac{5\ ×\ 4}{2\ ×\ 1}\) = 10 [試合]

③ 円周上に 5 つの点 A、B、C、D、E があります。3 点を結んでできる三角形は何個ありますか。

答え(2)- ③
10 個
解き方(2)- ③
5 つの点から 三角形の頂点となる 3 つの点の組み合わせを選ぶ。
\(\dfrac{5\ ×\ 4\ ×\ 3}{3\ ×\ 2\ ×\ 1}\) = 10 [個]

④ 7 種類の花があります。この中から違う種類の花を 3 本選んでセットを作るとき、その選び方は何通りありますか。

答え(2)- ④
35 通り
解き方(2)- ④
\(\dfrac{7\ ×\ 6\ ×\ 5}{3\ ×\ 2\ ×\ 1}\) = 35 [通り]

(3)A、B、C の 3 グループで動物園、水族館、遊園地に行くことになりました。1 か所に 2 グループまで行くことができるとき、行先の組み合わせは全部で何通りありますか。どのグループも行かない場所があってもよいとします。

答え(3)
24 通り
解き方(3)
① 3 グループとも行先が異なる場合
3 × 2 × 1 = 6 [通り]

② 2 つグループの行先が同じ場合
行先が同じとなる 2 グループの組み合わせは、\(\dfrac{3\ ×\ 2}{2\ ×\ 1}\) = 3 [通り]
このとき、もう一つのグループは 2 通りの行先があるので、3 × 2 = 6
実際に記述してみると下表のようになる。
ABC
動動水
遊
2通り
動水
遊
動2 通り
水
遊
動動2 通り

行先が同じとなる 2 グループは動物園、水族館、遊園地の 3 通りあるので、6 × 3 = 18 [通り]

①② を合わせて、6 + 18 = 24 [通り]

(4)階段を上るとき、「 1 歩で 1 段 」、または「 1 歩で 2 段 」の 2 通りの方法を組み合わせて上ることにします。

① 6 段の階段を上る方法は全部で何通りありますか。

答え(4)- ①
13 通り
解き方(4)- ①
6 段の階段を登るときの 1 歩の段数の組み合わせは、( 1, 1, 1, 1, 1, 1 )、( 2, 1, 1, 1, 1 )、( 2, 2, 1, 1 )、( 2, 2, 2 )
順番について考えると、
( 1, 1, 1, 1, 1, 1 ) ⇒ 1 通り
( 2, 1, 1, 1, 1 ) ⇒ \(\dfrac{5\ ×\ 4\ ×\ 3\ ×\ 2\ ×\ 1}{4\ ×\ 3\ ×\ 2\ ×\ 1}\) = 5 [通り]
( 2, 2, 1, 1 ) ⇒ \(\dfrac{4\ ×\ 3\ ×\ 2\ ×\ 1}{2\ ×\ 1\ ×\ 2\ ×\ 1}\) = 6 [通り]
( 2, 2, 2 ) ⇒ 1 通り
よって全部で 1 + 5 + 6 + 1 = 13 [通り]

※同じ数字を複数含む場合の並べ方の個数は、すべての数字の並び方の個数を、複数ある数字の並び方の個数で割った個数になる。

② 12 段の階段があります。この階段の 5 段目をふまずに 9 歩で上る方法は、全部で何通りありますか。

答え(4)- ②
22 通り
解き方(4)- ②
12 段の階段を 9 歩で登るときの段数の組み合わせは、( 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1 ) のみである。
また、5 段目はふめないので、4 段目の次の 1 歩は必ず 2 段となる。

1~4段目( 4 段 )までの 1 歩の段数の組み合わせ( 左 )と、6 ~ 12 段目( 6 段 )までの 1 歩の段数の組み合わせ( 右 )を考えると、
( 1, 1, 1, 1 )と( 2, 2, 1, 1 ) ⇒ 1 × \(\dfrac{4\ ×\ 3\ ×\ 2\ ×\ 1}{2\ ×\ 1\ ×\ 2\ ×\ 1}\) = 6 [通り]
( 2, 1, 1 )と( 2, 1, 1, 1, 1 ) ⇒ \(\dfrac{3\ ×\ 2\ ×\ 1}{2\ ×\ 1}\) × \(\dfrac{5\ ×\ 4\ ×\ 3\ ×\ 2\ ×\ 1}{4\ ×\ 3\ ×\ 2\ ×\ 1}\) = 3 × 5 = 15 [通り]
( 2, 2 ) と ( 1, 1, 1, 1, 1, 1 ) ⇒ 1 × 1 = 1 [通り]
よって全部で 6 + 15 + 1 = 22 [通り]

※同じ数字を複数含む場合の並べ方の個数は、すべての数字の並び方の個数を、複数ある数字の並び方の個数で割った個数になる。

問3 図形

(1)図のように長方形を 3 つの部分にぬり分けます。このとき、となり合う場所は異なる色になるようにします。

① 赤、白の 2 色でぬり分けるとき、何通りのぬり方がありますか。

答え(1)- ①
2 通り
解き方(1)- ①

2 × 1 × 1 = 2 [通り]

② 赤、白、青の 3 色でぬり分けるとき、何通りのぬり方がありますか。

答え(1)- ②
6 通り
解き方(1)- ②

3 × 2 × 1 = 6 [通り]

③ 赤、白、青の 3 色でぬり分けるとき、何通りのぬり方がありますか。ただし、使わない色があってもよいものとします。

答え(1)- ③
12 通り
解き方(1)- ③

3 × 2 × 2 = 12 [通り]

④ 赤、白、青、黄の 4 色から 3 色を選んでぬり分けるとき、何通りのぬり方がありますか。

答え(1)- ④
24 通り
解き方(1)- ④
A はすべての色の 4 通り、B は A 以外の色の 3 通り、C は A と B 以外の色の 2 通りなので、
4 × 3 × 2 = 24 [通り]

(2)A 地点から遠まわりをしないで B 地点まで行く方法を考えます。

ヒント(2)

和の法則より、ある点(●)までの行き方は 1 つ手前の点(●, ●)までの行き方の和となります。
交差点ごとに行き方の数を書き込んでいきましょう!

① 全部で何通りの方法がありますか。

答え(2)- ①
10 通り
解き方(2)- ①

図より、10 通り

② A 地点から C 地点を通って、B 地点まで行く方法は何通りありますか。

答え(2)- ②
6 通り
解き方(2)- ②

図より、A 地点から C 地点に行く方法は 2 通り、C 地点から B 地点に行く方法は3 通りなので、
2 × 3 = 6 [通り]

③ C 地点と D 地点を結ぶ道を通らずに、B 地点まで行く方法は何通りありますか。

答え(2)- ③
6 通り
解き方(2)- ③

図より、6 通り

(3)頂点 A から辺を通って頂点 B に最短で行く方法は何通りありますか。

答え(3)
6 通り
解き方(3)

※2 辺が合流する点は 2 つの数の和、3 辺が合流する点は 3 つの数の和

図より、6 通り

(4)図のように 1 辺の長さが 1 cm の正方形 15 個からできた長方形があります。

① この図の中に、1 辺が 2 cm の正方形は全部で何個ありますか。

答え(4)- ①
8 個
解き方(4)- ①

図より、縦に 2 個、横に 4 個できるので、2 × 4 = 8 [個]

② この図の中に、正方形は全部で何個ありますか。

答え(4)- ②
26 個
解き方(4)- ②
最も小さい 1 辺 1 cmの正方形は 15 個
1 辺 2 cmの正方形は ① より 8 個
最も大きい 1 辺 3 cmの正方形は 1 × 3 = 3 [個]

全部で、15 + 8 + 3 = 26 [個]