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岐阜大学/2011年度

岐阜大学 2011年 数学 第1問解答・解説

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1問題

岐阜大学2011年度第1問

下の図のように, xy 平面上に, x 軸に平行な道, y 軸に平行な道, 直線 y = -x に平行な道があるものとする。これらの道を通って, 原点 O から点 A(4, 4)まで行くとき, 以下の各場合に道順の総数を求めよ。(配点比率 20 %)

横軸x・縦軸y上に、縦横の格子と各マスの右下がりの対角線からなる道が描かれ、黒点O、A、B、Cがある。横の道はy=−1でx=1〜4、y=0で0〜5、y=1〜3で−1〜5、y=4で−1〜4、y=5で0〜3に延び、右上と左下の外周は斜めになっている。Aは(4,4)、Bはx=2の縦道上のy=2と3の間、Cは(−1,2)にあり、軸の目盛はx、yとも−1から5まで1刻みで原点はOと示される。両軸の正方向に矢印があり、x軸の目盛−1から点(−1,1)へ縦の破線、y軸の目盛−1から点(1,−1)へ横の破線がある。

(1) 最短経路で行く場合。

(2) 点 B(2, 2.5)を通らずに, 最短経路で行く場合。

(3) 点 C(-1, 2)を通り, 道のりが 8 + √2 になる場合。

(4) 道のりが 8 + √2 になる場合。

(5) 0 ≦ x ≦ 4, 0 ≦ y ≦ 4 の部分だけを通り, 道のりが 8 + √2 になる場合。

まずは自分で解いてみましょう。詰まったら「考え方」、解けたら「答え」で確かめられます。

2解答

解答を見る答えはこの解答の中にあります

(1) 最短路は右4回、上4回。斜めの辺はx+yx+yを変えず長さを増すため使わない。従って (84)=70\displaystyle \boxed{\binom84=\allowbreak{}70} 通り。 (2) BBは(2,2)(2,\allowbreak{}2)--(2,3)(2,\allowbreak{}3)の辺上。通る最短路は(42)(31)=18\displaystyle \binom42\binom31=\allowbreak{}18通りなので、70−18=52\boxed{70-18=\allowbreak{}52}通り。 (3) 長さ条件から斜め移動は1本だけ。OOからC=(−1,2)C=\allowbreak{}(-1,\allowbreak{}2)へは左上1回・上1回で2通り。残りCCからAAへは右5回・上2回で(72)=21\displaystyle \binom72=\allowbreak{}21通り。従って42\boxed{42}通り。 (4) 単位辺の本数をuu、斜辺をvvとするとu+v2=8+2u+v\sqrt2=\allowbreak{}8+\sqrt2よりu=8,v=1u=\allowbreak{}8,\allowbreak{}v=\allowbreak{}1。右下斜辺なら他は右3回・上5回、左上なら右5回・上3回である。図の外側の道も含め各辺列が実現する。従って2⋅9!/(3!5!)=1008\boxed{2\cdot9!/(3!5!)=\allowbreak{}1008}通り。 (5) 右下斜辺の場合、斜辺より前の上移動が1~4回であることが必要十分。全504通りから、その回数が0と5の場合を除く。0の場合、斜辺前の右移動e=0,1,2,3e=\allowbreak{}0,\allowbreak{}1,\allowbreak{}2,\allowbreak{}3ごとに残りの並べ方は(8−e3−e)\displaystyle \binom{8-e}{3-e}通りだから合計56+21+6+1=8456+21+6+1=\allowbreak{}84通り。5の場合も移動列を逆順に対応させ84通り。よって504−84−84=336504-84-84=\allowbreak{}336通り。左上の場合も対称に同数で、672\boxed{672}通り。

この問題で使う考え方

  • 和の法則
  • 積の法則
  • 順列
  • 組合せ

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