第196問の解答


1.問題 [規則性]

問題図
ある長さのひもを、1m・2m・3mのひもに分割することを考えます。

例えば、3mのひもならば、
  1. 1m+1m+1m (左から1mの所と2mの所で切断)
  2. 1m+2m    (左から1mの所で切断)
  3. 2m+1m    (左から2mの所で切断)
  4. 3m       (切断せず)

の4通りの分割方法が考えられます。(切る場所が違う場合は「別の方法」であると考えます。)
では、11mのひもを切断するとき、何通りの分割方法が考えられるでしょうか。


2.解答例1
(杉本未来さん、ありっちさん、sambaGREENさん、ヒデー王子さん、あずさ猫さん、TORAさん、
まるけんさん、他多数)

参考図1

ひもの長さをnメートルとしたときの、切り方の場合の数をf(n)とします。

一番右端を何mにするかで場合分けします。

  • 右端が1mのとき:残った左の(n-1)メートルの分割でf(n−1)通り 

  • 右端が2mのとき:残った左の(n-2)メートルの分割でf(n−2)通り 

  • 右端が3mのとき:残った左の(n-3)メートルの分割でf(n−3)通り 

従って、f(n)=f(n−1)+f(n−2)+f(n−3)が成り立つ。

f(1)=1,f(2)=2,f(3)=4は明らかだから、これらを使って次々と求めていけばよい。

参考図2

参考図3

答:504通り

 以上


3.解答例2(Hamayanさん、M.Hossieさん、あやのりんさん他)

11mのひもを1m×p本、2m×q本、3m×r本に切ったとする。

これらを並べ替える場合の数は、(p+q+r)!通りある。
このうち、p本の1m、q本の2m、r本の3mは同じものなので重複して数えているので、
結局、(p+q+r)!/(p!・q!・r!)通りとなる。

1m、2m、3mに切る切り方は下表のようになるので、合計504通りとなる。

参考図4