数学
高校生

数A 順列

なぜ9!(362880)を4!×2!×3!(288)で割るのか分からないです。
私は、9!分の並べ方から、aが4個bが2個cが3個ありそれぞれ重複した分を引くのだと思って途中まで計算しました。(数がデカすぎて引く前に答えみました)
なぜ割るのかがわからないです!教えてください🙏🏻

66 次の並べ方は何通りあるか。 (1)*a が4個, bが2個 cが3個の9文字すべてを1列に並べる。 42 20 91-909654321442 362880 41 21 31 120 5040 72 240× 480 18080 S 166 075380 36288 C 432 24 2x6. A 288
順列

回答

急ですがまず以下の話をします。
1° a,b,c,dの並べ方は4!=24(通り)ですね。
2° では、a,a,a,a(区別のないa4個)の並べ方は何通りでしょうか。どんな並べ方をしようとしても、aaaaとなり1通りですね。
3° つぎに、a,a,a,bの並べ方は?
→bの並ぶ場所が4通りあって、他は全て区別のないaが並ぶので答えは4通りですね。
4° じゃあ、a,b,b,cの並べ方は?
→まずa,cの並び方は、四つの場所に対してaが4通り、cが残りの三つの場所に対して3通りあって、残りの二箇所には区別のないcが入るので、4×3×1=12
5° ここで、a,a,b,b,cの並べ方を考えて見ましょう(本題が始まりました)。
5!/2!•2!=30(通り)です。どういう計算かというと、
「同一の種類で、本来区別のない個々を一度全て区別し、区別したことによって本来より多く数えた分だけ減らす」という操作を行っています。
今回、5個の文字があるのでまずそれらを区別することを考えます。5!通りの並べ方があります。でも、実際はa2個、b2個それぞれは「区別がない」はずなので、5!は実際より多く数えていることになります。a2個は区別すると2!通り数えることができますが、区別しないならaはどのように並べようとしてもaaの1通り。bも同様に区別ありだと2!通り、なしだと1通りですね。
これ、実際の並べ方の2!•2!倍になっていることがわかりますか?
(例えば、a2個、b2個を一度全て区別して、a1,a2,b1,b2と表すとすると、実際の並べ方でabacbと並べらたい時、区別ありだとa1 b1 a2 c b2, a2 b1 a1 c b2, a1 b2 a2 c b1, a2 b2 a1 c b1と4倍(2!•2!倍)多く数えています。これが実際の並べ方の1通りずつのそれぞれに起こるのです。)
だから一度区別したもの(今は5!通り)にたいして、「区別によって」多く数えることになった分(2!•2!)、減らすのです。

この考え方は2°, 3°, 4°でも適用可能です。
2°→4!/4!=1(通り)
3°→4!/3!=4(通り)
4°→4!/2!=12(通り)

さて質問者様の問題を見ると、まず9文字全て区別すれば9!通りで、これではaについて4!通り分だけ多く数えており、bについては2!通り、cに関しては3!通りの分だけ多く数えていることになります。
答えはこの多く数えた分だけ減じて、
9!/4!•2!•3!(通り)が答えです。

K.S.

長々とした説明になってしまって煩雑かもしれませんが、経験則的にも理解しようと思うとこういった段階的な解説が必要かと考えました。

わからないことがあればご質問ください。

この回答にコメントする

例えばA,A,A,Bの並び替えを考えます。Aどうしは区別できないとするとき
①A,A,A,B
②A,A,B,A
③A,B,A,A
④B,A,A,A
の4通りです。
次に、これらのAが区別できるものだった場合を考えます。つまり、①A,A,A,B を
A₁ ,A₂, A₃, B
とすると、Aどうしの並び替えも考えなければいけないため、A,A,A,Bだったものに
A₁ ,A₂, A₃, B
A₁ ,A₃, A₂, B
A₂ ,A₃, A₁, B
A₂ ,A₁, A₃, B
A₃ ,A₁, A₂, B
A₃ ,A₂, A₁, B
の3!通りの場合が生じることになります。
これが①②③④それぞれあるので、3つのAが区別できる場合、4×3!となります。Aが区別できる場合には、A₁とA₂とA₃とBの4つの文字の並び替えだから4!とも書くことができるので
4×3!=4!
となります。この式を日本語で解釈し直すと
(同じ文字を区別しない場合の並び替え4通り)×(同じ文字の区別によって生じる重複3!通り)
=(全て区別した場合の並び替え4!通り)
となります。
これを変形すると
(同じ文字を区別しない場合の並び替え4通り)=(全て区別した場合の並び替え4!通り)÷(同じ文字の区別によって生じる重複3!通り)
となります。

今回は単純な例で説明しましたが、同じことです。

この回答にコメントする
疑問は解決しましたか?