Math Problem Statement

縦4辺×横6辺の線から成る格子状の長方形において,線の上を通って左下の頂点Aから右上の頂点Bまで行く最短経路は何通りあるか.

Solution

この問題は、格子状の経路における組み合わせの問題です。

問題の解法

  1. 設定
    縦4辺(つまり上下の移動が4回)、横6辺(左右の移動が6回)の格子状の長方形を考えます。頂点 AA(左下)から BB(右上)までの最短経路では、必ず下方向の移動("D""D")を4回、右方向の移動("R""R"**)を6回行う必要があります。

  2. 組み合わせ数の計算
    最短経路では、合計 4+6=104 + 6 = 10 回の移動の中で、どの順番で "D""D" を4回、"R""R" を6回選ぶかが問題です。
    このような組み合わせは、次の式で計算できます: (104)=10!4!(104)!\binom{10}{4} = \frac{10!}{4! \cdot (10-4)!}

  3. 計算 (104)=10×9×8×74×3×2×1=210\binom{10}{4} = \frac{10 \times 9 \times 8 \times 7}{4 \times 3 \times 2 \times 1} = 210

答え

最短経路は 210通り あります。


補足

この計算は、縦や横の辺数が異なる場合でも同様に適用できます。たとえば、縦 mm、横 nn の場合、最短経路の数は次の式で求められます: (m+nm)=(m+n)!m!n!\binom{m+n}{m} = \frac{(m+n)!}{m! \cdot n!}


質問や追加の解説をご希望ですか?

以下は関連する拡張問題です:

  1. 縦5辺×横7辺の格子で同様の問題を解いてみましょう。
  2. 縦4辺×横6辺の格子で「特定の地点を必ず通る」という制約が加わる場合、経路数はどうなりますか?
  3. 頂点 AABB をつなぐ経路の中で、途中で1回だけ左に戻る場合、何通りありますか?
  4. 縦4辺×横6辺の格子で、途中に障害物が1つある場合の経路数を考えてみましょう。
  5. 縦4辺×横6辺の格子で、全経路数を考えた場合、何通りの経路が存在するか?

Tip: 「組み合わせ」の公式は、格子状問題だけでなく、確率や統計の問題でもよく使われるので、使い方を覚えておくと便利です!

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Combinatorics
Grid Paths

Formulas

Combination formula: C(n, k) = n! / (k!(n-k)!)

Theorems

Binomial coefficient theorem

Suitable Grade Level

Grades 9-12