第285問の解答


問題 平面図形

次の条件を満たす2ケタ以上の整数はいくつあるでしょうか。

[条件]どの位の数字をとっても、その右側にあるどの数よりも大きい


解答例・・・今回は、解説風にしてみました。

参考図1

条件を満たすn桁の整数(2≦n≦10)は、10個の整数0、1、・・・、9からn個選んで数字の大きい順に並べたものと1対1に対応します。

従って、10個のものからn個選ぶのは、10Cn=10!/(10-n)!n!と表されるので、求める個数は、
 10
C2
10C3+・・・+10C10 ・・・ (1)
=45+120+・・・+1
1013個
となります。

参考図2

直接(1)式を計算した方(手計算またはEXCELなど) ・・・

 長野美光さん、トトロ@Nさん、Miki Sugimotoさん、AЯCさん、ミミズクはくず耳さん、辻。さん、プラスアルファさん、あまれっとさん、他

 

(1)式を2項定理を利用して計算した方 ・・・

 Taroさん、noetherさん、Miki Sugimotoさん、中川幸一さん、きょえぴさん、N.Nishiさん、QPerさん、Parpunteさん、takuさん、萬田銀次郎さん、いごまるさん、他

  102103+・・・+1010
=(100101102103+・・・+1010 −(100101
=210-(10+1)
=1024-11
1013 個

 

(参考)2項定理
 (xynnnxnnn-1xn-1ynn-2xn-2y2+・・・+n1xyn-1n0yn

2項定理は、xn-kykの係数は、n個xからk個選び、残り(n-k)個yと掛け合わすことと考えることで導くことができます。

とくに、xy=1、n=10のとき、
 2101010109108+・・・+101100
となります。

 

算数で考えた方 ・・・

 高橋道広さん、ふじさきたつみさん、他

n桁の整数(0≦n≦10)は、10個の整数0、1、・・・、9からn個選ぶのは、
 0を選ぶか選ばないの2通り×・・×を選ぶか選ばないの2通り
=210=1024通り
と求まります。

これから、n=0の1通りn=1の10通りを除くと1024-11=1013個と計算できます。

答:1013個

以上


(その他の解法)

・0が入るか否かで場合分け ・・・ C-Dさん他

(2^9−10)×2+9=1013

 

樹形図を描いて規則性を見出す ・・・ M.Hossieさん他

1の桁に8をおくと、98の1通り。
1の桁に7をおくと、987,87,97の3通り。
こんな感じで書いていくと、規則性が分かってきて、2^k -1 通り。

1の桁は8から0までの9通りあり、kは1〜9までだから、その合計を計算して、Σ[k=1,9] (2k - 1) = 1013 通り