じゅず順列(同じものを含むじゅず順列の問題も含む)

(1)例題

①異なる8つの宝石がある。これらの宝石を使って首飾りを作るとき、何種類の首飾りができるか。

②白玉4個、黒玉3個、赤玉1個がある。これらの玉にひもを通し、輪を作る方法は何通りあるか。

(近畿大入試問題より)

(2)例題の答案

①(8−1)!÷2=2520通り

②まずは円形に並べる。
赤玉を固定すると、白玉4個、黒玉3個の順列の個数に等しいので
7!÷4!÷3!=35通り

この35通りのうち、左右対称なものは3通りである。左右対称なものは裏返しても一致するものが残りの32通りの中に含まれていない。

これに対し、左右対称でないものは、裏返したら一致するものが1つずつある。
よって、輪を作る方法は
3+32/2=19通り

(3)解法のポイント

①じゅず順列の公式を使いましょう。円順列で並べたとき、裏返したら一致するものが1つずつ含まれているので2で割ります。このように、かぶっている分で割り算をしている、ということを理解しましょう。

まずは、円形に並べます。
円順列の基本通りに、1つを固定します。そして、残りのものを同じものを含む順列の考え方で並べます。
ここまでで、同じものを含む円順列が求められます。

そして、

「じゅず順列なので、(同じものを含む円順列)÷2をすればいい」

と考えてしまうと間違えます。

まずは、同じものを含む円順列の中で
(ⅰ)左右対称なもの左
(ⅱ)右対称ではないもの
に分けます。

(ⅰ)左右対称なものは、(同じものを含む円順列)の中にひっくり返しても一致するものが含まれていません。そのため、(ⅰ)を÷2してはいけません。

逆に、(ⅱ)左右対称ではないものは、(同じものを含む円順列)の中にひっくり返すと一致するものが含まれています。そのため、②は÷2をしなければいけません。

ゆえに、同じものを含むじゅず順列は、

(左右対称なもの)+{(同じものを含む円順列)-(左右対称なもの)}÷2

となります。

(4)必要な知識

④じゅず順列

(5)理解すべきこと

同じものを含むじゅず順列の問題の解法の手順を理解し、じゅず順列の原理を理解しましょう→同じものを含むじゅず順列の問題の解法(じゅず順列の原理を理解しよう)

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