6人を3つのグループに分ける方法の数は?と問われたら、
(36−3・26+3)÷3!=90(通り)
と答える方が多数と思うが、もちろん、次のように求めてもよい。
3つのグループの構成員の人数に着目して、
1+1+4 、1+2+3 、2+2+2
それぞれの場合の数を求めると、
6C4・2C1・(1/2)=15 、6C3・3C2=60 、6C2・4C2・(1/3!)=15
となるので、求める場合の数は、 15+60+15=90(通り)
組み分けの問題も人数に制限が入ると俄然難しくなる。
問題 8人を3組に分ける方法は何通りあるか。
については、上記の通り、
(解) (38−3・28+3)÷3!=966(通り) (終)
であるが、
問題 8人を3組に分ける方法は何通りあるか。但し、1組の人数は2人または3人とする。
のように組み分け班の人数制限がある場合は、上記の後半のようにして解かざるを得ない。
(解) 3つの組の構成員の人数に着目して、 3+3+2 の場合しかないので、
8C3・5C3・(1/2)=280(通り) (終)
(追記) 令和7年9月19日付け
次の東北大学 後期理系(1999)の問題は、まさに組み分けの問題である。
問題 1からnまでの番号をつけたn枚のカードがある。これらn枚のカードをA、B、Cの3つ
の箱に分けて入れる。ただし、どの箱にも少なくとも1枚は入れるものとする。
(1) 入れ方は全部で何通りあるか。
(2) 自然数mは、2m≦nをみたすとする。1≦k≦mである各整数kについて、2k−1と2k
の番号のカードをペアと考える。どれかの箱に少なくとも1つのペアが入る場合の数をnと
mを用いて表せ。
(解)(1) n枚のカードをA、B、Cの3つの箱に分けて入れる方法は、3n通り
どの箱にも少なくとも1枚は入れるものとするので、次の場合は除外される。
・n枚のカード全てが、A、B、Cの3つの箱のうちの1つの箱に入る場合、3通り
・n枚のカード全てが、A、B、Cの3つの箱のうち、2つの箱に入れる場合、3・(2n−2)通り
よって、求める場合の数は、
3n−3−3・(2n−2)=3n−3・2n+3(通り)
(2) どの箱にもペアが入らない場合の数を数えればよい。
ここで、ペアは、(1,2)、(3,4)、・・・、(2m−1,2m)のm組存在する。
・ペアの2つの数が、3つの箱のうち2つの箱のみにバラバラに入る場合
3・2m・(3n-2m−2n-2m)=2m・3n-2m+1−3・2n-m(通り)
・ペアの2つの数が、3つの箱にバラバラに入る場合
((3×2)m−3・2m)・3n-2m=3n-m・2m−2m・3n-2m+1(通り)
よって、求める場合の数は、
3n−3・2n+3−2m・3n-2m+1+3・2n-m−3n-m・2m+2m・3n-2m+1
=3n−3・2n+3+3・2n-m−3n-m・2m(通り) (終)
(コメント) (2)のペア分けの問題は、面白いですね!