順列の公式とは?nPrの意味・求め方をわかりやすく解説
妖練習 連立方程式 文章題 スーパードリル 700
よう、消しゴムの妖精のクマシロだ。毎日、スーパーだ。
場合の数では、
$$
{}_nP_r
$$
という記号が出てくる。
たとえば、
$$
{}_5P_3
$$
なら、
$$
5\times4\times3=60
$$
となるんだな。
でも、
なぜ5から3まで掛けるのか?
Pはいったい何を表しているのか?
と疑問に思うこともあるはずさ。
まず結論からいうと、
$$
\boxed{
{}_nP_r
=
n個の異なるものから
r個を選んで順番に並べる場合の数
}
$$
だ。
そして公式は、
$$
\boxed{
{}_nP_r
=
n(n-1)(n-2)\cdots(n-r+1)
}
$$
となる。
今回は、
順列とは何か
nPrの意味
順列の公式
なぜこの公式になるのか
を順番に確認していこう。
順列(じゅんれつ)とは??
順列とは、
いくつかの異なるものを、順番を考えて並べること
である。
たとえば、
A、B、Cの3人から、
2人を選んで、
1位と2位を決めるとする。
AとBを選んだとしても、
$$
A\rightarrow B
$$
と、
$$
B\rightarrow A
$$
では、
1位と2位が違う。

したがって、
別の並べ方として数える。
これが順列の重要なポイントだ。
順列では順番を区別する
たとえば、
A、B、Cから2人を並べると、
$$
AB
$$
$$
AC
$$
$$
BA
$$
$$
BC
$$
$$
CA
$$
$$
CB
$$
の6通りがある。
ここでは、
$$
AB
$$
と、
$$
BA
$$
は別物である。
つまり、
$$
\boxed{
順列
=
順番を区別する
}
$$
と覚えておこう。
「誰を選ぶか」だけじゃなくて、「どの順番にするか」まで数えるのが順列だ。
nPrとは?
順列の数は、
$$
{}_nP_r
$$
という記号で表す。
これは、
n個の異なるものからr個を選んで、順番に並べる場合の数
という意味だ。
たとえば、
$$
{}_5P_3
$$
なら、
5個の異なるものから3個を選び、順番に並べる場合の数
を表している。
Pは何の略?
$$
P
$$
は、
英語の、
Permutation
に由来する。
Permutationは、
「順列」
という意味だ。
したがって、
$$
{}_nP_r
$$
を見たら、
n個からr個を並べる
と考えればよい。
順列の公式
n個の異なるものから、
r個を選んで順番に並べる場合の数は、
$$
\boxed{
{}_nP_r
=
n(n-1)(n-2)\cdots(n-r+1)
}
$$
で求められる。
たとえば、
$$
{}_5P_3
$$
なら、
$$
5\times4\times3
$$
だから、
$$
\boxed{
{}_5P_3=60
}
$$
となる。
なぜ順列の公式は掛け算になる?
ここが大切だ。
5人、
$$
A,\ B,\ C,\ D,\ E
$$
から、
3人を選んで、
1位・2位・3位を決めるとする。
まず、
1位
には、
5人の誰でも入ることができる。
だから、
$$
5通り
$$
ある。
1位が決まると、
残っている人は4人。
したがって、
2位
の選び方は、
$$
4通り
$$
である。
さらに、
1位と2位が決まれば、
残りは3人。
だから、
3位
の選び方は、
$$
3通り
$$
となる。
よって、
積の法則から、
$$
5\times4\times3
$$
となる。
つまり、
$$
\boxed{
{}_5P_3
=
5\times4\times3
=
60
}
$$
である。
具体例で確認してみよう
6人から、
3人を選んで、
金・銀・銅メダルを渡すとする。
金メダルは、
$$
6通り
$$
銀メダルは、
残り5人から選ぶので、
$$
5通り
$$
銅メダルは、
さらに残り4人から選ぶので、
$$
4通り
$$
である。
したがって、
$$
6\times5\times4
=
120
$$
通り。
つまり、
$$
\boxed{
{}_6P_3=120
}
$$
となる。
まとめ
今回は、
順列の公式とnPrの意味
を確認した。
順列とは、
異なるものを、順番を区別して並べること
である。
$$
{}_nP_r
$$
は、
n個の異なるものからr個を選んで順番に並べる場合の数
を表す。
公式は、
$$
\boxed{
{}_nP_r
=
n(n-1)(n-2)\cdots(n-r+1)
}
$$
となる。
なぜこの公式になるのかというと、
1番目が、
$$
n通り
$$
2番目が、
$$
n-1通り
$$
3番目が、
$$
n-2通り
$$
と、
選ぶたびに選択肢が1つずつ減るから
だ。
最後に、
順列かどうか迷ったら、
「順番を入れ替えたら別の結果になるか?」
と考えよう。
別の結果になるなら、
順列を使う可能性が高いぞ。
それじゃあな。
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