平成13年1月14日

[流れ星]

        第66回数学的な応募問題

          <解答募集期間:12月25日〜1月8日>

          <解答募集期間延長:〜1月14日>

[お年玉]

太郎さんは、毎年親戚の甥と姪にお年玉をあげています。今年は1万円札の入ったのし袋を3つ、5千円札の入ったのし袋を2つ、2千円札の入ったのし袋を2つ準備してしています。ここで、問題です。お年玉を渡す子供がn人のとき、この分配方法を考えてください。具体的には

問題1:子供が1人のときの分配方法は何通りですか。
問題2:子供が2人のときの分配方法は何通りですか。
問題3:子供が3人のときの分配方法は何通りですか。
問題4:子供が4人のときの分配方法は何通りですか。
問題5:子供が5人のときの分配方法は何通りですか。
問題6:子供が6人のときの分配方法は何通りですか。
問題7:子供が7人のときの分配方法は何通りですか。
 

問題8:次にある考え方をすると、鮮やかに上の問題の答えを一気に導いてくれます。これを考えてください。

<水の流れ:コメント>ご愛顧くださっている多くの皆さん!今年もあとわずかです。来る21世紀は、皆様に幸多かれとお祈り申し上げます。今後ともよろしくお願いします。なお、この問題は同じものを含んだ順列としてお考えくださばと思います。 

<水の流れ:コメント>平成13年1月8日(成人の日:祝日)
問題3を考えてみます。1万円札3枚をa、a、a、5千円札2枚をb、b、2千円札2枚をc、cとすると、
ここから、n(n=1から7までの自然数)個を選んで、並べる方法の数です。
ここで、n!(1+x+x/2!+x/3!)(1+x+x/2!)(1+x+x/2!)
という多項式を考えます。
ここで、n=3を考えてみます。計算は「Mathematica」にしてもらいました。
与式={3!÷(3!2!2!)}×(6+6x+3x+x)(2+2x+x)(2+2x+x
=6+18x+27x
25x+31/2x+13/2x+7/4x+1/4x
この係数が答えです。

これは、例えば、aが2つ、bが1つ取って並べる方法は、
最初の(  )からx/2!、次の(  )からx、最後の(  )から、1を選んで、掛け合わせた
3!・x/2!・x・1=3!/2!
です。
後は組み合わせて、3個取ってくる場合を考えれば良いのです。
実際には、(a,a,a),
(a,a,b),(a,a,c),(a,b,b),(a,b,c),(a,c,c),
(b,b,c),(c,c,b)の組を考えて、後は、並べてみてください。

<浜田>さんからの解答 平成13年1月9日8時47分受信 更新1月14日
以下がエクセルのマクロです。考えてみれば、n=6、7のときの数が一致するのは当たり前ですよね。
Option Explicit
Sub Macro1()
Dim i(7) As Integer
Dim n As Integer
For n = 1 To 7
Cells(1, n).Value = 0
Next n
For n = 1 To 7
Call check(n, 1, i())
Next n
End Sub
Sub check(ByVal n As Integer, ByVal m As Integer, ByRef i() As Integer)
Dim otoshidama As String
Dim j As Integer
i(m) = 0
While i(m) <= 2
If dame(m, i()) = 0 Then
If m < n Then
Call check(n, m + 1, i())
Else
Cells(1, n).Value = Cells(1, n).Value + 1
otoshidama = ""
For j = 1 To n
otoshidama = otoshidama + Str(i(j))
Next j
Cells(1 + Cells(1, n).Value, n).Value = otoshidama
End If
End If
i(m) = i(m) + 1
Wend
End Sub
Private Function dame(ByVal m As Integer, ByRef i() As Integer) As Integer
Dim kaisuu(2) As Integer
Dim j As Integer
For j = 0 To 2
kaisuu(j) = 0
Next j
For j = 1 To m
kaisuu(i(j)) = kaisuu(i(j)) + 1
Next j
dame = 0
j = 0
While dame = 0 And j <= 2
If kaisuu(j) > 2 - (j = 0) Then
dame = 1
Else
j = j + 1
End If
Wend
End Function
それから、、答はそれ以前に寄せられていました。この結果

問題1:3通り
問題2:9通り
問題3:25通り
問題4:62通り
問題5:130通り
問題6:210通り
問題7:210通り
<水の流れ:コメント>早くから頂いていましたが、更新が遅れてすみません。
問題8については、多項式 n!(1+x+x/2!+x/3!)(1+x+x/2!)(1+x+x/2!)
を展開して、 
n   という係数を見て下さい。これが一般の場合になっています。

    <自宅>  mizuryu@aqua.ocn.ne.jp

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