関学高等部 夏休みの宿題ワーク(数学) 別解でスッキリ

いま担当している関西学院高等部3年の生徒さん、夏休みの数学の宿題は「場合の数」と「確率・確率分布」のワークブックです。70題あります。 

先日、「31番なんですが別冊の解答を見ても分かりません。とくに(3)は謎です」と生徒さんから質問です。 

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そりゃ~そうですよね。なんの説明もなしに、式だけ書かれても分からないのが当たり前です! 

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(3)より簡単な問題(1)の解答は、ちゃんと説明してから式を書いてます。(←でも、どうしてこの式になるのか、この説明だけでは分からない生徒さんもいます。) 

ましてや、より複雑な(3)の解答を、まるで判じ物のような意味不明なベン図と式だけで「あぁ、なるほどそういうことか!」と納得できるのは、そこそこ出来る生徒だけです。

 僕の説明で(1)(2)の式を理解できたNさん、(3)の式も僕の説明でなんとか理解できたものの「こんなこと、テストではきっと考えつきません!」と、あきらめムード。

 

そこで、キノシタの別解です。 ≪ 場合の数→具体的に数え上げる ≫ という、原始的な方法です。

最大値5かつ最小値2になる目の組合せは以下の10パターン

(5 5 5 2) (5 5 4 2) (5 5 3 2) (5 5 2 2)
(5 4 4 2) (5 4 3 2) (5 4 2 2)
(5 3 3 2) (5 3 2 2)
(5 2 2 2)

そして、たとえば (5 5 5 2) なら (5 5 2 5) (5 2 5 5) (2 5 5 5) と目が出てもでもいいのですから4とおり。敢えて式で書くなら \frac{4!}{3!1!}=4

また、(5 4 4 2) なら (5 4 2 4) (5 2 4 4) (4 5 4 2) (4 5 2 4) (4 4 5 2) (4 4 2 5) (4 2 5 4) (4 2 4 5) (2 5 4 4) (2 4 5 4) (2 4 4 5) の12とおり。式なら\frac{4!}{1!2!1!}=12です。

このように、10パターンそれぞれの目の出方を数え上げると
4+12+12+6+12+24+12+12+12+4=110とおり

6個のサイコロの目の出方は全部で6×6×6×6=1296とおり。

したがって求める確率は
\frac{110}{1296}=\frac{55}{648}
となって、解答と同じ値になりました。

Nさん、「ちょっと手間はかかるけど、キノシタ先生の別解なら思い付けます」と、表情が明るくなりました。