数学A 第1章 場合の数 — 重複順列

重複順列について

重複順列の定義

例えば,

図

の目が描いてある正四面体のさいころを2回振って,出た目を順に 1列に並べる場合の数は次のように求めることができる.

まず,1回目のさいころの目の出方は4通りある.

そして,2回目のさいころの目の出方も4通りある.

つまり,1回目の目の出方4通りに対して,2回目の目の出方も4通りに定まるから,さいころを2回振ったときの目の出方は積の法則より

となる.

右の図は,さいころを2回振ったときの目の出方16通りを樹形図を用いて表したものである.

ここで, 個のものから,繰り返し用いることを許して, 個とって並べる場合の順列を定義しておこう.

図
定義1重複順列 の定義 §

「区別する 個のものから,繰り返し用いることを許して, 個取り出して1列に並べた列」 のことをn-r重複(ちょうふく)順列(permutation with repetitions)といい,その並べ方の総数を と表す

順列(permutation)はnPrを用いたが,重複順列はアルファベットのPに対応するギリシア文字Πを用いてこのように表す (ギリシア文字に関しては『ギリシア文字』参照)

この例では, である.

重複順列の計算

区別する 個のものから,繰り返し用いることを許して, 個取り出して1列に並べる順列の数 も,先程の例と同じように考えることができる.

まず,1番目のものの取り方は 通りあり,2番目のものの取り方もそのそれぞれに対して 通りあり, 3番目のものの取り方もそのそれぞれに対して 通りあり, 番目のものの取り方もそのそれぞれに対して 通りある.

したがって,積の法則より

と計算できることがわかる.

定理2重複順列 の計算 §

重複順列

と計算できる.

問題1重複順列の計算練習

次の値を求めよ.

解答を見る
問題2重複順列~その1~

7色の絵の具で3つの場所を塗る場合について次の問に答えよ.

  1. 同じ色を使わないで塗る方法は何通りあるか.
  2. 同じ色を使って塗る方法は何通りあるか.
解答を見る
  1. 最初の場所を塗るには7通りの色が選べ,そのそれぞれに対して,
  2. 3つの場所それぞれ,7通りの色が選べる. つまり,7つのものから繰り返しを許して3つ並べる重複順列となり

ボールと箱のモデル2

例えば, の定義は

「区別する5個のものから,繰り返し用いることを許して,3個とりだして1列に並べるときの並べ方の総数」

であったが,これはボールと箱のモデルを使って

「区別する3個のボールを,区別する5個の箱に配る(何個でもよい)場合の総数」

といいかえることができる.それには,次のように考えるとよい.

準備として,ボールは区別するので番号をつけ,それを①,②,③とし, 箱も区別するので番号をつけ,それを

図

としておく.

まず,ボール①を箱に配ることを考えると,箱は5つあるので5通りの場合がある.

次に,ボール②を箱に配ることを考えると,箱には何個でもボールを入れてよいので,このときも5通りの場合がある.

さらに,ボール③を箱に配ることを考えると,同じように5通りの場合がある.

以上から,ボールの箱への配り方は 通りあり,これは と一致する.

一般に,次のようにまとめることができる.

図
定理3重複順列 のボールと箱のモデル §

重複順列 はボールと箱のモデルを用いて

「区別する 個のボールを,区別する 個の箱に配る(何個でもよい)場合の総数」

と考えることができる.

問題3重複順列~その2~

4桁の電話番号は0000から9999まで10000通りある. このうち,0007や3556のように同じ数字が連続しているものは何通りあるか. また,数字の1と6の両方を含むものは何通りあるか.

解答を見る

10000通りの電話番号を全体集合 として,

とおく.まず ,すなわち同じ数字が連続していないものについて考える.

左から順に数字を並べたとき,はじめの数字はなんでもよいので10通りあり, 左から2番目の数字は今並べた数字とは同じにならないようにするため9通りある. 左から3番目,4番目も同様に9通りあるので

よって

補集合の要素の個数

通り

また

とおくと, ,すなわち数字の1を含まないものは 通りあり, ,すなわち数字の6を含まないものも同様に 通りあり, ,すなわち数字の1と6を含まないものは 通りあるので

補集合の要素の個数

ド・モルガンの法則

包含と排除の原理

通り

元記事: http://www.ftext.org/text/section/89(取得日 2026-08-07)

最終更新: 2026-08-08

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