第105問の解答


1.問題 [場合の数]

問題図
円形の板を左図のように6つの部分に等分します。
この6個所を赤、黄、青、黒の4色を全て使って塗り分けます。
(隣り合う場所に同じ色は使いません) 

円板を回転したとき同じになるものは1種類と考えることにすると、
塗り分け方は全部で何通りあるでしょうか?


2.解答例1(杉本未来さん、小太りおじさん、ぱぱりんさん、Hamayanさん、中村明海さん他多数)

色塗りのパターンで場合分けします。
6個所のうち4個所を異なる4色塗ったとして、あと2個所は既に使った4色のいづれかを使用する必要があります。
以下では、色を1,2,3,4の番号で表すことにします。

(1)3個所を同一色で塗る場合(残り2個所を同じ色で塗る)

参考図1 ・1の色を選ぶのに4通り、
あとは、残り3個所を右回りに
2,3,4または2,4,3の2通り
の塗り方があるので、
 計4×2=8通り

(2)2個所ずつを同一色で塗る場合(残り2個所を異なる色で塗る)

残り2個所の配置で場合分けします。

・残り2個所が隣り合う場合

参考図2 1,2,3の個所に4色から3色選べば
残り1色は自動的に決まるので
 4×3×2=24通り

・残り2個所が1個おいた隣にくる場合

参考図3 1,2,3の個所に4色から3色選べば
残り1色は自動的に決まるので
 4×3×2=24通り

・残り2個所が対角線にくる場合

 同じ色を2個所に使う色の配置が、1,2,1,2の場合と1,2,2,1の2通りに分かれます

(1,2,1,2の場合)

参考図4 参考図5 1,2の2個所に4色から2色選べば
残り2色はどう並べても同じになるので、
 4×3=12通り

(1,2,2,1の場合)

参考図6 参考図7 1,2,3の3個所に4色から3色選べば
残り1色は自動的に決まるが、左の2例
のように回転すると同一になるものを重複
して数えているので、
 (4×3×2)/2=12通り


よって、合計8+24+24+12+12=80通りとなります。

答:80通り

以上