慶應義塾普通部2008年算数第7問(解答・解説)
この問題は、カタラン数という有名な問題で、灘中学校でも90年あたりに全く同じ問題が出されています。
1と8は、常に同じ位置にあります。
1 A B C
D E F 8
(A<B<C、D<E<F、A<E、B<F)
A、B、Cが決まれば、D、E、Fは自動的に決まることに注目すれば、少し楽ですね。
2がAに入るかDに入るかで場合分けしても解けますが、ここでは3の入る位置で場合分けして解きます。
(あ)A=3の場合
D=2と確定します。
1 3 B C
2 E F 8
B、Cに入れる数字の組み合わせは
(4×3)/(2×1) ←4個のものから2個選ぶ組合せですね。
=6通り
あります。
このうち6、7という組み合わせだけは、F<Bとなってしまい、条件を満たしません。
したがって、この場合は
6−1
=5通り
あります。
(い)D=3の場合
A=2と確定します。
1 2 B C
3 E F 8
(あ)の場合と条件的に同じ(2(2がないから3となりますね)<B<C、3<E<F、B<F)だから、この場合も5通りあります。 ←条件の対等性を利用して、作業を減らす!
(う)B=3の場合
A=2と確定します。
1 2 3 C
D E F 8
Cが4〜7の4通りあり、残りは自動的に確定します。
この場合は4通りあります。
(あ)〜(う)以外の場合は考えられないから、求める場合は
5+5+4
=14通り ←同時に起こらない⇒和の法則
あります。
(別解)
上の列と下の列に左から順に〇を8個つけていきます。その際、常に上の列の〇の個数が下の列の〇の個数を下回らないようにします。
このように考えても同じことです。
道順の最短距離の場合の数の解法(数字を書き込む解法)に持ち込んで解きます。
上の列の〇の個数が下の列の〇の個数を下回らないのは、赤斜線の下側だけですね。
上の図より、求める場合の数は14通りとなります。
わかりにくいかもしれないので、具体例で確認しておきます。
左側が条件を満たさない場合で、右側が条件を満たす場合になります。