1〜9の数を、三個ずつ三組に分け、どの組の三個の和も3の倍数になる分け方は、37
通りある。
これを、1〜16の数を4個ずつ四組に分け、どの組の四個の和も4の倍数になる分け方を
調べたら、3187通りになりました。自信がありません。
(コメント) 1〜9の数を、3で割った余りで分類して、
余り0: 3、6、9 余り1: 1、7、4 余り2: 2、8、5
三組に分け、それぞれの和が3の倍数になるためには、余りが、
(000)、(111)、(222) または (012)、(012)、(012)
となればよい。
(000)、(111)、(222)となる場合は、(369)、(147)、(258)の1通りしかない。
(012)、(012)、(012)となる場合は、まず余り0の数3、6、9を三組に分け、その三組
に、余り1の3数1、7、4を振り分ける場合の数は、3!=6通りで、その1通りに対して、余
り2の3数2、8、5を振り分ける場合の数は、3!=6通りなので、 3!×3!=36通り
以上から、求める場合の数は、 1+36=37(通り)
らすかるさんからのコメントです。(令和元年11月15日付け)
プログラムを作って調べたところ、43561通りでした。
# その前に手計算しましたが、場合分けを一つ落としていました。よって、今は計算式も書け
ます。
ksさんからのコメントです。(令和元年11月16日付け)
らすかるさん、いつも速いご指導ありがとうございます。再度計算しても足りませんでした。
剰余に直して、異なるものとして計算したのですが...。
(0000)(1111)(2222)(3333)のとき、1通り
(0000)(2222)(1133)(1133)のとき、18通り
(0000)(1322)(1322)(1133)のとき、432通り
(1111)(0022)(0022)(3333)のとき、18通り
(1120)(1120)(0022)(3333)のとき、432通り
(0022)(0022)(1133)(1133)のとき、324通り
(0013)(0013)(1322)(1322)のとき、1296通り
(0022)(0013)(1133)(1322)のとき、1296通り
(1120)(1120)(3320)(3320)のとき、1296通り
(0022)(1111)(0233)(0233)のとき、432通り
(0013)(0013)(1133)(2222)のとき、432通り
恐縮です。
らすかるさんからのコメントです。(令和元年11月16日付け)
1296通りになっている3つ(7行目〜9行目)は、すべて、5184通りです。その他の行の
計算は合っていますが、場合分けで、以下の2通りが抜けています。
(0013)(1120)(1322)(3320)
(0022)(1120)(1133)(3320)
何通りか求めるのは宿題にしましょう。
ksさんからのコメントです。(令和元年11月16日付け)
有難うございました。20736と5184を加え、また訂正して、正解にたどり着きました。
ふー、スッキリ、ペコリ、反省。
らすかるさんからのコメントです。(令和元年11月16日付け)
1〜9を3個の合計が3の倍数となる3組に分けるのは、剰余の場合分けが2パターンで総数
は37通り
1〜16を4個の合計が4の倍数となる4組に分けるのは、剰余の場合分けが13パターンで総
数は43561通り
だったわけですが、その先が気になったので調べました。
1〜25を5個の合計が5の倍数となる5組に分けるのは、剰余の場合分けが321パターンで
総数は8315400001通り
1〜36を6個の合計が6の倍数となる6組に分けるのは、剰余の場合分けが122689パターン
で総数は476006187888074376通り
1〜49を7個の合計が7の倍数となる7組に分けるのは、剰余の場合分けが374838220パタ
ーンで総数は12418612896347225086310878521通り
1〜25までは人力で出来なくはないと思いますが、その先は爆発的に増えて無理ですね。
たった5項の少ないデータから実験的に導出した式なのでかなりいいかげんですが、総数
が、
37Π[k=1〜n-1]{(k-1)!(k+9)!(9^k)(13k+7)/557000}程度
となり、値が指数関数どころではない増え方をしています。
パターン数の 2,13,321,122689,374838220
総数の 37,43561,8315400001,476006187888074376,12418612896347225086310878521
は、いずれもOEISに載っていませんので新規に載せたいところですが、これを英語化する能
力は私にはありませんので、残念ながら載せられません。
(コメント) 13通りの場合について、計算してみました。(令和元年11月17日付け)
(0000)(1111)(2222)(3333)のとき、明らかに、1通り
(0000)(2222)(1133)(1133)のとき、 (4C2/2!)×4C2=18通り
(0000)(1322)(1322)(1133)のとき、 (4C2/2!)×4C2×4C2×2!×2!=432通り
(0022)(0022)(1111)(3333)のとき、 (4C2/2!)×4C2=18通り
(0022)(0022)(1133)(1133)のとき、 (4C2/2!)×(4C2/2!)×4C2×4C2=324通り
(0022)(0013)(1133)(1322)のとき、 4C2×4C2×4C2×4C2×2!×2!=5184通り
(0013)(0013)(1133)(2222)のとき、 (4C2/2!)×4C2×2!×4C2×2!=432通り
(0022)(1120)(1120)(3333)のとき、 (4C2/2!)×4C2×2!×4C2×2!=432通り
(0022)(1111)(0233)(0233)のとき、 (4C2/2!)×4C2×2!×4C2×2!=432通り
(0013)(0013)(1223)(1223)のとき、 (4C2/2!)×(4C2/2!)×4!×4!=5184通り
(0233)(0233)(0112)(0112)のとき、 (4C2/2!)×(4C2/2!)×4!×4!=5184通り
(0013)(0112)(1223)(0233)のとき、
4C2×2!×4C2×2!×4C2×2!×4C2×2!=20736通り
(0022)(1120)(1133)(3320)のとき、 4C2×4C2×4C2×4C2×2!×2!=5184通り
以上から、求める場合の数は、
1+18×2+324+432×4+5184×4+20736=43561通り
#それぞれの場合の数の計算はなんでもないですが、該当する場合を漏れなくすべて列挙
するというのは間違えそうですね!