順列の計算公式≫Permutations:

         ・nPr = n(n1)(n2)…(nr+1) = n!/(nr)! (nr), 

nP0 =1   ・nP1=n   ・nPn=n!   ・階乗!(0!=1)      (cf)nC0=1 nC1=n nCn=1 

〔参考〕!!1つおきの階乗10!!=108642

 ≪階乗の値≫

     4!=24  /  5!=120  /  6!=720  /  7!=5,040  /   8!=40,320  /  9!=362,880 /

       10!=3,628,800  /  11!=39,916,800  /  12!=479,001,600  /  13!=6,227,020,800  / 

       14!=87,178,291,200  /  15!=1,307,674,368,000  /  16!=20,922,789,888,000  / 

       17!=355,687,428,196,000  /  18!=6,402,373,705,728.000  / 

       19!=121,645,100,408,732,000  /  20!=2,432,902,008,176,940,000

 ○等式を満たすnの値を求める:

    (1)nP3=30n: 

n!/(n3)! =30n, n(n1)( n2)=30n, n(n23n+2)=30n, n33n228n=0, 

n(n23n28)=0, n(n4)(n+4)=0, n3よりn=7// 

(2) nP5=12 nP3: 

n!/(n5)! =12n!/(n3)!, n(n1)(n2)( n3)(n4)=12n(n1)(n2), 

n( n3)(n4)=12, n(n7)=0, n5よりn=7// 

≪順列のまとめです≫

    〔例113枚の異なったカードの中の3枚をA, B, C3人に1枚ずつ配る場合:☞13P3 

 

 

    〔例2男子4人、女子4人が1列に並ぶとき、 

(1) 全員が1列に並ぶ場合の総数: 

  ☞8人全員が1列に並ぶことと同じだから、8!=40320// 

                (2)男子と女子が1人おきに並ぶ場合の総数: 

        ☞男女の並び方は、それぞれ4P4×4P4  

先頭には男子がくるときと女子がくるときがあるので2 通り。 

よって、(4P4×4P4)×21152 // 

 

    〔例3男子5人、女子3人が1列に並ぶ場合:                                           

             ①女子3人が全員隣り合う: 

☞○[△△△]○○○○ 3P3(女子3人)×6P6=4320 // 

   ②両端に男子がくる: 

[]△○△△○○[] 5P2(両端の男子)×6P6=14400 // 

   ③両端の少なくとも1人は女子 

   ☞すべての場合から両端が男子の場合を引くと8P85P2×6P6=25920 // 

   ④特定の1人の男子の両隣には必ず女子が並ぶ(特定の男子は考えなくてもよい): 

   ☞{[][][]}△○○○○「女・特定の男子・女・その他の5人」 

    3P2(特定の男子の両隣の女子)×6P6{女・特定の男子・女}を1つと見る) 

        ⑤男子5人が続いて並ぶ: 

                ☞△[○○○○○]△△ 4P4×5P5(男子5人)=2880 // 

        ⑥男子は男子、女子は女子でそれぞれ続いて並ぶ: 

                ☞[○○○○○] [△△△] 2P2×5P5×3P3=1440 //                                   

            ⑦どの女子も隣り合わない: 

   ☞△○△○△○▽○▽○▽のように男子○5人が並んでいる間の△に女子3人が入る。 

   5P5(男子5人)×6P3(女子3人)=14400 //

 

〔例4男子3人、女子3人が1列に並ぶ場合:                                          

           ①男女が交互に並ぶ: 

☞ 3P3(女子3人)×3P3(男子3人)×2(左に男または女がくる)=72 // 

 ②両端に男子がくる: ☞5P2(両端の男子)×6P6

 

          〔例55人乗りの乗用車に5人が乗車してドライブするとき、何通り: 

       ①5人全員が運転免許を持っているとき:☞5P5 

       ②5人のうち3人だけが運転免許を持っているとき: 

☞運転席に座る人が3通り。残りの4つの席に座る方法は4P4より、3×4P4 

        5人のうち2人だけが運転免許を持っているとき: 

☞運転席に座る人が2通り。残りの4つの席に座る方法は4P4より、2×4P4

 

 整数を作る順列≫  n桁・倍数・n番目・数字のカードを並べる) 

〔例1-1から9までの数字を1つずつ書いた9枚のカードの中から3枚のカードを取り出して、 

 大きい順に並べると何通り: 

3枚のカードを取り出して大きい順に並べると並べ方は1通り  よって求める総数は、 

9枚から3枚取り出す組合せと同じ個数になるから、9C3=84通り// 注意 

 

〔例1-21から9までの9種類の数字の中から4個を選んで整数を作り、千の位、百の位、 

十の位、一の位をそれぞれabcdとする 

このときabcdとなる場合は何通り: 

1~9の中から重複を許して4個を選び、小さい順にa, b, c, dとする。 

例えば、1|2|3|4|5|66|7|8|9の場合、4668となり、 

4個の 8個の「|」の合計12の並び方を考えると12C4=495通り// 注意 

〔別解〕1abcd91a<b+1<c+2<d+312と考えると 

1~12の中から4個選ぶことになるので、12C4=495通り//

 

〔例24個の数字0, 1, 2, 34個の数字から重複を許して4桁の整数を作るとは何通り: 

  また、その中で偶数であるものは何通り: 

4桁の整数は千の位に0は来ないので3×4×4×4=192通り// 

偶数であるものは一の位に022通り。よって、3×4×4×2=96通り//

 

〔例36個の数字 1, 2, 3, 4, 5, 6異なる4を並べてできる3000以上の数: 

     ☞3000以上となるのは、千の位が3, 4, 5, 64通りだから、 

残り3つの数字の並べ方は、5個から、3個取る順列になる。 4×5P3240

 

   〔例45個の数字0, 1, 2, 3, 4を使ってできる次のような自然数の個数を求める: 

      (03桁の偶数

☞百の位には0以外の4通り、一の位には0,2,43通り、 

十の位には5通りすべての数字が来るので、求める総数は4×5×3=60通り// 

             (1)3桁の奇数 

☞一の位は1, 32通り。百の位は一の位で使わなかった数と0以外の3通り。 

十の位は残りの3通り。よって2×3×3=18通り// 

             (2)3の倍数: 

☞①(0, 1, 2),(0, 2, 4)の場合は百の位が2通り。下2桁は2P2。よって(2×2P2)×2=8 

(1, 2, 3),(2, 3, 4)の場合は3P3×2=12したがって8+12=20通り// 

      (34桁の数 

            ☞千の位の数は0以外の数字1, 2, 3, 4のどれかを使うので4通り。 

百の位、十の位、一の位の数字は、 

0と千の位で使った1, 2, 3, 4のどれか1つを除く、4個の数字から3個を選んで 

並べるから4P3。よって求める自然数の個数は4×4P3=96通り// 

      (44桁の奇数 

☞一の位の数字は1, 3のどちらかを使うので2通り。

   千の位の数字は1, 2, 3, 4から一の位で使った数字を除く3通り。

   百の位、一の位の数は0, 1, 2, 3, 4から一の位と千の位で使った数字を除く3つの数字から

   2つを選んで並べるから3P2(=6通り)。よって求める自然数の個数は2×3×3P2=36通り// 

      (54桁の偶数 

              ☞一の位の数に0, 2, 4のどれかを使うので、分類してもよいが、(1)と(2)より、 

すべての4桁の自然数から4桁の奇数を除くと残りが4桁の偶数になるので、 

9636=60通り//                              重要 

      (65桁の偶数:一の位の数字は0, 2, 4のどれかを使う。 

        ①一の位の数字が0のときは、一の位以外の4つの位に1, 2, 3, 4のどれかを使うので、 

4!=24通り。 

        ②一の位の数字が2のとき、万の位は1, 3, 4のどれかを使うので3通り。 

千の位、百の位、十の位には0, 1, 3, 4から万の位に使った数字を除く3個の数字を 

使って並べるから3! 

よって一の位が2である5桁の偶数の個数は1×3×3!=18通り      

            ③一の位の数字が4のときは、②の一の位が2のときと同様にして18通り。

         したがって、①②③より求める自然数の個数は24+18+18=60通り//

 

〔例53個の数字1, 2, 3から、繰り返して用いることを許して4個取って1列に並べる 

4個の数の和が5の倍数になるような並べ方は何通り: 

   4個の和で最も大きい値は3×4=12であるから、

     和が5の倍数になるのは和が5または10のときである。 

①和が5のとき、4個の数の組み合わせは(1, 1, 1, 2)である。 

これら4個の並べ方は4!/(3!1!)=4通り。 

4個の数のわが10のとき、4個の数の組み合わせは(1, 3, 3, 3), (2, 2, 3, 3)である。 

これらの並べ方は、{4!/(1!3!)}+{4!(2!2!)}=4+6=10通り。              

            ①②より求める並べ方の総数は4+10=14通り// 

 

〔例6赤いカードと白いカード 

  (問11から9までの数字が書かれた白いカードが1枚ずつ合計9枚あり、 

1から3までの数字が書かれた赤いカードが3枚ずつ合計9枚ある。 

これら18枚から何枚かを取り出して横に一列に並べる。 

ただし、同じ数字の赤いカードは区別しない。   日大(理工) 

 ①2枚並べる並べ方は、全部で何通り:  

     ☞(i)[白・白]のとき、9P2=98=72 

(ii)[赤・赤]のとき、赤の同じ数字は区別しないことから、 

3×3=9 (iii)[赤・白],[白・赤]のとき、[(3)・白(9)],[(9)・赤(3)]となるので、 

3×9+9×3=54   よって72+9+54=135通り// 

 ②[赤・白・赤]の順に3枚並べる並べ方は、全部で何通り: 

    ☞[(3)・白(9)・赤(3)]となるので、3×9×3=81通り// 

 ③3枚並べる並べ方は、全部で何通り: 

   (i)[白・白・白]のとき、9P3=987=504  

(ii)[2枚・赤1]のとき、[2]9P2=98=72通りある。 

[1]は赤の位置は3通りあり、赤のカードは3C1=3通りあるので9P2×3×3C1=648 

   (iii)[1枚・赤2]のとき、[1]は、白の位置が3通りあり、 

白のカードは9P1=9通りある。[2]3×3=9 よって(3×9)×(3×3)=243 

             (iv)[3]のとき、33=27  よって504+648+243+27=1422通り// 

(問25枚の赤いカードのそれぞれに1, 2, 3, 4, 5という数字が書いてあり、 

カードに書かれている数字は重複しないものとする。また、5枚の白いカードにも、 

赤いカードと同じように1, 2, 3, 4, 5という数字が書かれている。 

これら10枚のカードの中から3枚を選ぶ。  日大(薬) 

 ①赤いカードだけを3枚選んで、そこに書かれている3個の数字をすべて使ってできる 

3桁の整数は何通り: 

☞赤3枚を選んで並べるから、5P3=60通り// 

 ②赤いカードを2枚、白いカードを1枚選ぶとき、白いカードに書かれている数字が、 

2枚の赤いカードのどちらかに書かれている数字と一致する選び方は何通り: 

☞白の出方は1~55通り。 

赤の出方は(12, 13, 14, 15), (21, 23, 24, 25), (31, 32, 34, 35), 

(41, 42, 43, 45)4通り。5×4=20通り// 

 ③赤いカードを2枚、白いカードを1枚選んで、そこに書かれている3個の数字を 

すべて使ってできる3桁の整数は全部で何通りか。 

ただし、3桁の整数は、数字が書かれているカードの色の違いを問わない。 

つまり、(赤1・白1・赤5)と(赤1・赤1・白5)は同じと見なす: 

  (i)赤と白とで一致する数字が含まれている場合: ②より20通り。 

さらに(白赤赤)(赤白赤)(白白赤)の場合があるので20×3=60 

      (ii)赤と白とで一致する数字が含まれない場合:白の出方が1~55通り。 

赤の出方が白で出た数字以外の4通りから2つ選んで並べるので、5×4P2=60通り。 

   したがって(i), (ii)より60+60=120通り//

 

〔例76個の数字1, 2, 3, 4, 5, 6の中の異なる数字を使ってできる4桁の数のうち 

4300より大きい数の個数: 

(i) 43□□となる場合4P2=12       (ii)45□□となる場合4P2=12   

  (iii)46□□となる場合4P2=12       (iv) 5□□□となる場合5P3=60 

           (v) 6□□□となる場合5P3=60 これらを加えて156通り //

 

〔例85個の数字1, 2, 3, 4, 5の中の異なる数字を使って4桁の数を作ると何通り: 

13200より大きい数の個数:☞全体から3200以下を引く場合 

(i) 1□□□となる場合4P3=24  (ii)2□□□となる場合4P3=24    

(iii)31□□となる場合3P2=6  (iv) □□□□となる場合5P4=120 

               したがって120(24+24+6)=66通り// 

      (24000より大きい偶数の個数: 

              4□□2, 5□□2, 5□□4より3P2×3=18通り//

 

〔例94個の数字0, 1, 2, 3から、異なる3個を選んで並べて3桁の整数を作るときの個数: 

    ☞一の位に0がくるときは1, 2, 3から異なる2個を選んで並べるから3P2 =6通り 

    一の位に2がくるときは百の位には2, 0以外の2通り  

     十の位には2と百の位の数以外の2通り したがって求める個数は2×2+6=10 //

 

〔例100, 1, 2, 3, 4数字を書いた5枚のカードがある。これらを並べるとき、 

   ①3桁の整数の個数:☞百の位に0がこないので4×4×3=48通り // 

   ②3桁の偶数の個数: 

(i) 一の位に0がくる場合4×3=12  

(ii) 一の位に0がこない場合、一の位には2, 42通りの場合があるので3×3×2=18 

よって求める個数は12+18=30通り // 

   ③3桁の3の倍数となる個数: 

        ☞各位の数の和が3の倍数になればよいから、(0, 1, 2)となる場合が2×24 

     (0, 2, 4) となる場合が2×24  (1, 2, 3)3!=6  (2, 3, 4)3!=6 

      よって求める個数は4+4+6+6=20通り //                                                   

 

〔例116個の数字0, 1, 2, 3, 4, 5の数字を1つずつ使ってできる6桁の整数を小さい方から

    順に並べるとき、 

1番目の整数:☞102345 // 

7番目の整数:☞上3桁が102であるものは、下3桁に3, 4, 5を並べたものであるから、

 3 != 6個ある。よって7番目の整数は、上3桁が103であるもののうちの最小の数で103245 // 

300番目の整数:☞最上位が1または2であるものは全部で2×5!= 240個。

  上2桁が30または31であるものは全部で2×4!=48個。

  上3桁が320または321であるものは全部で2×3!=12個。

  よって240+48+12=300

  300番目の整数は上3桁が321であるもののうち最大のものだから321540 // 

453201は何番目か:☞題意の整数は全部で5×5!= 600個。

  その中で最上位が5のものは5!= 152個。最上位が4で最大であるものは453210 

  次が453201となるから、543201は前から数えると6001202+1=479番目//

 

〔例127個の数字0, 1, 2, 3, 4, 5, 6から、異なる5個を選んで並べて5桁の整数を作るとき 

奇数の個数:  ☞一の位には、1, 3, 5のどれかがくるから3通り(3P1)  

万の位には、一の位と0以外の5個の数のうちのどれかがくるから5通り(5P1  

その他の位は残りの5個から3個を選ぶので5P3 

したがって求める個数は3×5×5P3=500 //

 

〔例137個の数字0, 1, 2, 3, 4, 5, 6から、異なる4個を選んで並べて4桁の整数を作るとき、 

4500より大きい奇数の個数: 

     ☞(i) [45]より、には1, 32通り。□には「4, 5に使う数字」以外の4通り。

4×2=8// 

  (ii) [46]より、には1, 3, 53通り。□には「4, 6に使う数字」以外の4通り 

4×3=12// 

  (iii) [5□□] より、□には「5に使う数字」以外の5個から2個選んで並べるから5P2 

には1, 32通り。 よって5P2×2=40  //                                            

      (iv) [6□□] より、□には6以外の5個から2個選んで並べるから5P2 

には1, 3, 53通り。5P2×3=60 したがって総数は8+12+40+60=120通り.// 

 

    〔例158個の数字1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8のすべてを左から順に1列に並べるとき: 

       12が左から3番目までに並ぶ並べ方:                              

         ☞□□□xxxxxより、□□□には○○△、○△○、△○○のように○に12がくるので 

6通り(3P2)。△には1, 2以外の数字が6通りくる。                                        

          xxxxxは残りの5種類の数字を並べるので5P5 したがって、6×6×5P5=4320// 

   ②123は左から4番目までに並び、678は左から5番目以降にあるような並べ方: 

          ☞□□□□xxxxより、□□□□が4P4xxxx4P4   

□□□□にもxxxxにも、□□□4, □□4, 4□□, 4□□□,5xxx, x5xx, xx5x, xxx5 

のように45が入り、2通り (□には123が並び、xxxには678が並ぶ)  

したがって、4P4×4P4×2=1152通り//

 

〔例164桁の整数nの千の位、百の位、十の位、一の位を、それぞれa, b, c, dとする  

a>b>c>dとなる場合: 10C4=210通り// 

a<b<c<dとなる場合:  

a=0となる場合はないから、1~99個の数字から異なる4個を選んで、   

              小さい方から順にa, b, c, dとすると、求める個数は9C4=126通り// 

ab>c>dとなる場合:        

           (i) a>b>c>d となる場合:10C4=210  

                 (ii) a=b>c>dとなる場合:a=bより、10C3=120 ゆえに210+120=330         

             〔注意〕条件つきの数字の場合はC(組合せ)                                       

 

〔例171から9までの整数から、異なる3つの数を取り出したとき、次の場合は何通りあるか。 

   ①奇数を少なくとも1つ含む。: 

        ☞1から9までの9つの整数から、3つの数を選ぶ場合の数から、 

2, 4, 6, 84つの偶数から3つの数を選ぶ場合の数を引くと、9C34C3=844=80通り// 

   ②最大の数が6になる。: 

☞最大の数である6を選び、さらに1から5までの整数から2つの整数を選ぶと5C2=10通り//

 

〔例181から10までの整数a1 a2 a3 a4 a5……a10の順列で、 

条件a1<a4<a7<a10,  a2<a5<a8,  a3<a6<a9をすべて満たすものは何通りか:  

  ☞10個の整数を4, 3, 3個の3つのグループA, B, Cに分けて、 

小さいものから順に 

Aからa1, a4, a7, a10,  Bからa2, a5, a8,  Cからa3, a6, a9を決めると、 

条件をすべて満たす順列ができる。 

よって、その順列の総数は10C4×6C3×3C3=4200通り //

 

   〔例19problem7文字すべてを使ってできる順列について、 

pbより左にあり、pbの間に文字が2つあるものの総数を求める: 

☞□にp,b以外の文字が入ると考えると、pbより左にあり、 

pbの間に文字が2つある場合は次の4通りある。 

p□□b□□□, p□□b□□, □□p□□b, □□□p□□b  

これらの4つの形の順列は5!×4=120×4=480通り//

 

〔例203種の文字a, b, cを繰り返し用いてn個の文字からなる列を作るとき 

   a, b, cがすべて含まれている列は何通り: 

    (i) 2種類の文字a, bを繰り返して用いてn個の文字からなる列を作ると、 

その総数は2n通り。このうち1種の文字だけを用いるものは(a, a), (b, b)2通り。 

したがって、a, bの両方が含まれている列は(2n2)通り。 

(ii) 3種の文字をa, b, c繰り返し用いてn個の文字からなる列を作るとその総数は3n個。 

このうち2種の文字だけを用いるものは、3C2(22)= 3(22)通り。 

(iii) 1種の文字だけを用いるものは、3通り。                                                

          (iv) (i)~(iii)より3種の文字a, b, cがすべて含まれている列は、 

  3n3(22)3=3n32n+3通り//  

n人が3つの部屋A, B, Cに入るとき空き部屋がない場合と同じ)区別

 

〔例214種の文字a, b, c, dを繰り返し用いてn個の文字からなる列を作るとき 

   a, b, c, dがすべて含まれている列は何通り: 

    (i) 4種の文字a, b, c, dを繰り返し用いてn個の文字からなる列を作ると、 

その総数は4n通り。このうちa, b, c, dの中の3種の文字だけを用いるものは  

          4C3(3n32n+3)=4(3n32n+3)通り  

(ii) 2種の文字だけを用いるものは(1)より4C2(2n2)=6(2n2)通り 

(iii) 1種の文字だけを用いるものは4通り 

(iv) (i)~(iii)より4種の文字a, b, c, dがすべて含まれている列は、 

4n4(3n32n+3)6(2n2)4=4n43n+62n4通り//

 

〔例226種類の文字a, b, c, d, e, fを重複を許して1個以上3個以内の記号を並べる。: 

   ☞①文字を1個並べる総数は6通り。 

②文字を2個並べる総数は62通り。 

③文字を3個並べる総数は63通り。よって、求める並べ方は6+36+216=258通り//

 

〔例231,2,3,4,5を書いたカードがそれぞれ3枚ずつ、合計15枚ある。 

これらの15枚のカードから4枚を選んで横に一列に並べて4桁の整数を作る。 

異なる整数は全部で何個か。 

また、この整数の中で、同じ数字が2枚まで使われている整数は全部で何個か: 

  (i)4種類の異なる数字ABCDの場合:   ☞5P4=5423=120    (日大統一) 

   (ii)3種類の異なる数字AABCの場合: 

ABCの選び方は5C1×4C2, AABCの並び方は 

    4!/2! よって5C1×4C2×(4!/2!)=360 

   (iii)2種類の異なる数字で、同じものが3AAABの場合: ☞5C1×4C1×(4!/3!)=80 

 (iv) 2種類の異なる数字で、同じものが2AABBの場合: ☞5C2×{4!/(2!3!)}=60 

   よって120+360+80+60=620// 

☞また、同じ数字が2枚まで使われている整数の個数は、すべての個数から同じ数字が 

3枚以上のものAAAB80通り)を引くと求められるので、62080=540//

 

〔例24A,A,B,C,D5文字を横に一列に並べる。並べ方の総数は何通りか。 

また、列の両端にAが現れない並べ方の総数は何通りか:   (日大統一) 

☞並べ方の総数は、5!/2!=60通り//両端にAが現れない並べ方は、 

両端がA以外となるのはB,C,D から2つを選ぶ並び方である3P2, 

両端が決まると両端以外の3つはAAX, AXA, X AAX

両端以外の1つがくるので3通り。よって3P2×3=18通り//