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＜算数　5年上　第13回＞

　第13回は『場合の数(4)』です。今回は、「組み合わせ」を学習します。組み合わせとは、選ぶ順番は考えずに、組のメンバーを選ぶ場合の数をいいます。例えば、A、B、C、D、Eの5人の中から2人の組を考えます。並べ方では、順番を考えて、ABとBAは別々に2通りと数えますが、顔ぶれは同じなので、AとBの組み合わせ(選び方)では1通りと数えます。

【攻略ポイント1】

　「必修例題1」では、赤玉が2個、白玉が2個、青玉が1個の合計5個の玉の中から3個の玉を選ぶ（3個の玉の組み合わせを考える）、組み合わせの問題です。
同じ色の玉がある場合には注意が必要で、樹形図を利用します。予習シリーズ119ページの解き方にある樹形図を参照して下さい。赤玉の選び方に注目して、赤玉を2個選ぶ場合、1個選ぶ場合、選ばない場合、と3つの場合に分けて考えます。赤玉を2個選ぶ場合は、赤－赤－白、赤－赤－青、の2通りとなります。次に、赤玉を1個選ぶ場合は、赤－白－白、赤－白－青、の2通りとなります。赤玉を選ばない場合は、白－白－青、の1通りとなります。
　よって、それぞれの場合の数を合計して(和の法則)、2＋2＋1＝5の5通りが答えです。

　「必修例題2」は、計算により求めます。5人の中から日直の2人を選びます。選ぶ2人を、並び方の規則(積の法則)で計算すると、5×4＝20通りになります。ですが、冒頭で説明しましたように、AとB、BとAのように、顔ぶれとしては同じものが含まれます。つまり、並び方の20通りの中には、選び方としては、2通りずつ同じものが入ります。そこで、20÷2＝10より、2人の日直の選び方は10通りとなります。

　この問題のように、選び方(組み合わせ)の計算では公式を作ることができます。全体数N個の中から、A個を選ぶ場合の選び方の計算（簡単に、NのAの組み合わせといいます）は、[NのA]の並び方の計算結果を、[AのA]の並び方の計算結果で割り算します。例えば、
　5の2の組み合わせは、(5×4)÷(2×1)、5の3の組み合わせは、(5×4×3)÷(3×2×1)、　6の2の組み合わせは、(6×5)÷(2×1)、6の3の組み合わせは、(6×5×4)÷(3×2×1)　となります。
　なお、これらの計算は、分数を利用すると、約分ができて計算が素早く正確にできます。

　「必修例題3」では、上の公式を利用して計算します。なお、分数は、分子/分母の形で表します。
(1) 男子4人の中から3人を選ぶ問題です。
4の3の組み合わせ計算で、(4×3×2)÷(3×2×1)＝(4×3×2)/(3×2×1)＝4より、4通りです。ここで、4人から3人を選ぶということは、1人が残るということと同じになります。この残りの1人の選び方を考えてもよいのですから、4通りです。つまり、4の3の組み合わせ計算は、4の(4－3＝)1の組み合わせ計算と同じ結果が得られます。このことは、よく使われる考え方です。たとえば、12色の色鉛筆の中から10色の色鉛筆を選びなさい、といった問題もありますが、これは、12の(12－10=)2の組み合わせ計算の問題になります。より小さな数の組み合せの問題として解く方が、間違いが起こる可能性を減らすことができます。
(2) 男子4人の中から2人を選び、女子3人の中から1人を選ぶ問題です。
これは、男子は4の2の組み合わせ計算、女子は3の1の組み合わせ計算で、この2つの計算結果を積の法則で計算します。男子は、(4×3)/(2×1)＝6通り。女子は3通りです。男子の2人を選び、続けて女子の1人を選びますので、積の法則により、6×3＝18の18通りです。

【攻略ポイント2】

　「必修例題4」は、3個の点を選んで結び、三角形を作る問題です。直線アの上の3個の点と、直線イの上の2個の点の、合わせて5個の点のうち、3個を選びます。5の3の組み合わせ計算ですが、これは5の(5－3＝)2の組み合わせ計算と同じですから、(5×4)/(2×1)＝10となります。
　ただし、直線アの上の3個の点を使っても三角形はできないことに注意してください。よって、1通り少なくなりますので、10－1＝9より、三角形は9個できます。

　「必修例題5」は、0、1、2、3、4、5の6枚のカードから3枚を選んで、3けたの9の倍数が何通りできるかを考える問題です。まず、「9の倍数となる数は、各位の数字の和が9の倍数になっている」ことを確認してください。予習シリーズ122ページにある、各倍数の見分け方を覚えましょう。そこで、6枚のカードの中から3枚を選んで、その3枚の数字の和が9となる組み合わせを作ります。(3枚のカードの合計は、最大でも3＋4＋5＝12ですから、9の倍数は9のみ)
　まず3つの数の和が9となる数の組み合わせは以下の3つとなります。
(0、4、5)、(1、3、5)、(2、3、4)
　次に、(0、4、5)の組み合わせを(ア)、(1、3、5)の組み合わせを(イ)、(2、3、4)の組み合わせを(ウ)として、それぞれの並べ方を考えます。
（ア）百の位は、0を除く4か5の2通り、十の位は、百の位に置いたカード以外の2通り、一の位には残りの1通りが置けますので、2×2×1＝4通り作ることができます。
（イ）、（ウ）は、どちらも条件はありませんので、百の位、十の位、一の位の順に並べ方を考えると、3×2×1＝6通りずつできます。場合に分けましたので、和の法則を使って、4＋6＋6＝16より、9の倍数は全部で16通りできます。

【攻略ポイント3】

　「必修例題6」は、試合数の問題です。試合の仕方は、(1)のリーグ戦(総当たり戦)と、(2)のトーナメント戦(勝ち抜き戦)があります。名前を覚えるとともにしっかり区別して下さい。
(1) リーグ戦は、それぞれのチームが他のチームと総当たりで対戦する試合方法です。6チームのうち、2チームずつが対戦しますから、6の2の組み合わせ計算ということになります。よって、(6×5)/(2×1)＝15より、15試合となります。
(2) トーナメント戦は、最後に1チームが優勝しますが、このことは、残りの5チームはいずれかの試合で負けるということです。1試合で1チームが負けますので、5チームが負けるということは、5試合ある、ということです。つまり、トーナメント戦では全チーム数から優勝する1チームを除いた数が、試合数となるわけです。答えは5試合です。

　場合の数は、中学入試に出題される問題では難問が多い内容です。条件をきちんと考えて解く姿勢を身につけてください。

＜算数　4年上　第13回＞

　第13回は『周期算』です。数や文字がくり返しかかれている列において、あるいは同じ模様(もよう)の図形において、くり返しのパターンを｛周期｝といいます。周期算は、この周期に注目して、特定の数や文字や図形が、列の中に何個あるかを考えたり、□番目にくるものは何かを考える問題です。なお、メルマガでは○の中に数値が入る記号を表すことができませんので、○の中に1が入る記号は「マル1」として表記します。

【攻略ポイント1】

　「必修例題1」は、白い丸と黒い丸を合わせて75個並べた列について考える問題です。まず、周期を考えます。はじめから3番目にくる白丸に注目して、｛黒、黒、白、黒｝の4個を1つの組(＝周期)とします。
(1) 75÷4＝18組あまり3個となります。よって、あまりの3より、周期の3個目が最後ですので、最後に並べた記号は、白です。
(2) 黒は1組の中に3個あります。18組それぞれに3個ずつと、あまりの3個のうちに黒が2個ありますので、3×18＋2＝56より、黒は56個です。

　「必修例題2」は、1、2、3の3種類の数を、あるきまりで並べた数列についての周期算の問題です。周期は、｛1,2,3,2,1｝の5個1組です。
(1) 34÷5＝6組あまり4個ですから、はじめからかぞえて34番目は、あまりの4より、周期の4個目にくる2です。
(2) 1組｛1,2,3,2,1｝の和は、1＋2＋3＋2＋1＝9です。あまりの4個の和は、1組5個のうち最後の1が1個足りないのですから、9－1＝8となります。よって、9×6組＋8＝62より、34番目の数までの和は62です。最後の1個である1に注目して、9×(6＋1)組－1＝62とする計算もあります。
(3) 和の300を1組の和である9でわります。300÷9＝33組あまり3となります。
ここで、あまりの3は、和としての3であることに注意しましょう。周期のはじめの数から足し算をして、1＋2＝3より、周期の1番目と2番目の2個あまるという意味です。
よって、5個×33＋2個＝167個より、最後に加えたのは、167番目の数です。

【攻略ポイント2】

　「必修例題3」は、図形の周期算の問題です。
　くり返しの図形を見つけます。1辺5cmの辺3つの山と辺1つの谷でできた図形を1組とした図形のくり返しを考えます。山と谷でできた図形が8組できて、最後のマル9は山だけです。予習シリーズ101ページの解き方にある図を参照してください。
(1) 図のＸの長さは、くり返しの図形1組のうち、山と谷の横の部分の長さが集まったものですから、1組で、5＋5＝10cmです。また、最後の図形は山の部分の5cmまでです。
よって、10cm×8組＋5cm＝85cmより、Ｘの長さは、85cmです。別解として、9組目は谷の5cmがないので、10cm×9組－5cm＝85cmでもかまいません。
(2) くり返しの図形1組で、針金は5×4＝20cmです。また、最後の図形は辺が3つですから、5×3＝15cmです。よって、20cm×8組＋15cm＝175cmより、針金の長さは全部で、175cmです。別解としては、20cm×9組－5cm＝175cmです。

【攻略ポイント3】

　「必修例題4」は、日付と曜日の問題です。このタイプの問題は、苦手とする生徒さんが多く、またテストでは頻出ですので、今のうちから基本をしっかり固めておきましょう。基礎知識として、それぞれの月が何日間あるかを覚えておく必要があります。1月から順に、1月は31日、2月は28日（4年に1度のうるう年では29日）、3月は31日、4月は30日、5月は31日、6月は30日、7月は31日、8月は31日、9月は30日、10月は31日、11月は30日、12月は31日です。
　解くための手順としては、まず日数計算、次に曜日計算となります。日数計算とは、○月○日から×月×日までの日数を計算することです。月の途中から数える場合に注意が必要です(解き方の中で説明します)。
　また、曜日計算は周期算の考えで、7日ごとに分けた(7で割る)ときのあまりが重要になります。
(1) 6月23日から8月5日までの日数を数えます。6月中の日数(23日から30日まで)は、30－23＋1＝8日間です。この場合、(30－23)にして計算すると、23日が入らなくなりますので、(＋1)が必要です。この部分を注意してください。
7月はすべての日数を数えて31日間、8月は(1日から5日まで)5日間です。よって、日数は合計して、8＋31＋5＝44日間となります。
次に曜日計算ですが、この44日を、1週間の7日ずつに分けますので、44÷7＝6週あまり2日となります。このあまりの2日は、数え始めた6月23日の火曜日から曜日がくり返していますので、あまりの1日目も火曜日です。よって、8月5日は、水曜日です。
(2) 5月10日から6月23日までの日数を数えます。5月中の日数(10日から31日まで)は、31－10＋1＝22日間です。6月は(1日から23日まで)23日間ですから、日数は合計して、22＋23＝45日間です。
45÷7＝6週あまり3日となりますが、ここでは、前にもどっていくことを考えますので、(6月23日の)火曜日から｛火、月、日、土、金、木、水｝という周期です。よって、あまりの3日は、火、月、日となりますので、5月10日は、日曜日です。

　周期算では、割り算のあまりがポイントとなります。必修例題3にもありますように、あまりが何を表しているのかをきちんと考えましょう。

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