2025年11月29日土曜日

円卓への座り方の円順列の数と回転対称数

これは、ここをクリックした先の問題の解答です。

《円順列を計算する上での基本的考え方》
 人を円卓に配置する問題を解くための根本的な考え方は、以下の考え方です。
(1)円卓の1つ1つの席を固定して考えるべき。
(2)席に配置する人の順列は、円卓に対して回転した人の配置は異なる配置であるとして区別して考えるべきである。
(3)円順列では、人の配置を円卓の回りに回転させると重なる配置は同じ配置として配置の数を数える。

【問1】
 両親と子供4人を6席の円卓に並べる。両親が正面に向き合う座り方は何通りあるか。

【解答】
  大人1,大人2と、
子供3,子供4,子供5,子供6とを円卓に並べる。
 正面に向き合う大人2人と、その他に子供4人が席に座る場合の、大人と子供の配置パターンの円順列の数は1つのみである。

 その大人と子供の配置パターンの円順列を円卓の回りに回転させると、
0回転と、1/6回転と、2/6回転では、固定した円卓に対しては異なる配置になるが、更に回転させて3/6回転=1/2回転させると、大人と子供の配置パターンが元の配置パターンに重なる。
 結局、大人と子供の配置パターンを1回転する間に、2回、同じ配置パターンになる。
これは、大人と子供の配置パターンの回転対称数が2であることを意味する。
 ここで、固定した大人と子供の配置パターンに、大人2人と子供4人を配置するバラエティは、
2!4!
である。
 しかし、大人と子供の配置パターンの回転対称数が2であるので、固定した大人と子供の配置パターンに、大人2人と子供4人を配置するバラエティの数には、その回転対称数2の重複がある。
そのため、 固定した大人と子供の配置パターンに、大人2人と子供4人を配置するバラエティの数をその回転対称数2で割り算した値が大人2人と子供4人の配置の円順列の数になる。
 よって、求める人の配置の円順列の数は、
2!4!/2=4!
である。
(解答おわり)

場合の数と確率
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