順列・組合せとは?ちがいと公式をわかりやすく【例題・問題つき】|合格大作戦 数学用語辞典

順列・組合せとは?ちがいと公式をわかりやすく【例題・問題つき】|合格大作戦 数学用語辞典

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大学受験

順列・組合せとは

順列は、異なる nn 個から rr 個を選んで並べる方法で、その数を  nPr\,{}_n\mathrm{P}_r と書きます。組合せは、順番を考えずに選ぶだけの方法で、その数を  nCr\,{}_n\mathrm{C}_r と書きます。4人から2人なら、順列は12通り、組合せは6通りです。

読み方:じゅんれつ・くみあわせ/英語:permutation / combination/習う学年:数学A(場合の数と確率)

うかるくん

うかるくん

「5人から2人を選ぶ」って、5P2{}_5\mathrm{P}_2 と 5C2{}_5\mathrm{C}_2 のどっちですか?

合格先生

合格先生

選んだ2人に役割や順番があるかで決まるよ。委員長と副委員長なら順列で20通り、ただの委員2人なら組合せで10通りだ。

この用語のポイント

  • 順列=選んで並べる(nPr{}_n\mathrm{P}_r)、組合せ=選ぶだけ(nCr{}_n\mathrm{C}_r)
  • nCr=nPrr!{}_n\mathrm{C}_r=\dfrac{{}_n\mathrm{P}_r}{r!}:並べ方の重なり r!r! で割る
  • 迷ったら「2つを入れかえて別のものになるか」で判断

やさしく言うと

順列は「選んで並べる」、組合せは「選ぶだけ」の数え方です。身近な場面で比べてみましょう。

  • リレーと掃除当番:4人から2人を選ぶとき、「リレーの1走と2走」なら順番があるので順列、「掃除当番の2人」なら順番は関係ないので組合せです。
  • アイスの2段重ね:下がバニラ・上がチョコと、下がチョコ・上がバニラを別のものと考えるなら順列。カップに2種類を入れるだけなら組合せです。
  • 暗証番号とサラダ:暗証番号の「1・2」と「2・1」はちがう番号なので順列。サラダにトマトとレタスを入れるのは、入れる順番に関係ないので組合せです。

まとめると、入れかえて別のものになるなら順列、同じなら組合せです。

2番目の人 1番目の人 AAABACADBBBABCBDCCCACBCDDDDADBDC 順列 ます全部 12通り 組合せ 赤いますだけ 6通り AB と BA は、組合せでは同じ1通り(12÷2=6)
4人から2人。順列は12通り、組合せは AB と BA を同じとみて6通り
ひらめいたうかるくん

うかるくん

「AB と BA を別にする?」と自分に聞けば、どっちか決まるね!

順列の例・組合せの例

○ 順列(順番・役割がある)

  • 5人から委員長と副委員長を1人ずつ:5P2=20{}_5\mathrm{P}_2=20
  • 1〜5のカードから2枚で2けたの整数:5P2=20{}_5\mathrm{P}_2=20
  • 5人を1列に並べる:5!=1205!=120
  • 10人のレースで1位・2位・3位:10P3=720{}_{10}\mathrm{P}_3=720
  • 0〜9の数字で、同じ数字を使わない3けたの暗証番号:10P3=720{}_{10}\mathrm{P}_3=720

× 組合せ(選ぶだけ)

  • 5人から委員を2人:5C2=10{}_5\mathrm{C}_2=10
  • 5種類の果物から3種類を選ぶ:5C3=10{}_5\mathrm{C}_3=10
  • 円の上の8個の点から3個を結ぶ三角形:8C3=56{}_8\mathrm{C}_3=56
  • 10人から3人の代表:10C3=120{}_{10}\mathrm{C}_3=120
  • 右4・上2の最短の道順:6C2=15{}_6\mathrm{C}_2=15

同じ5人・2人でも、役割(委員長・副委員長)があると順列、役割がないと組合せになります。順列の数は、組合せの数の 2!=22!=2 倍です。10人から3人なら、順列 720 は組合せ 120 の 3!=63!=6 倍です。

記号と公式

順列組合せ
意味異なる nn 個から rr 個を選んで並べる異なる nn 個から rr 個を選ぶだけ
記号nPr{}_n\mathrm{P}_r(P は permutation)nCr{}_n\mathrm{C}_r(C は combination)
計算nn から1ずつ減らして rr 個かける順列を r!r!(rr 個の並べ方)で割る
4人から2人4P2=4×3=12{}_4\mathrm{P}_2=4\times3=124C2=4×32×1=6{}_4\mathrm{C}_2=\dfrac{4\times3}{2\times1}=6

順列の計算が「nn から1ずつ減らしてかける」になるのは、席を1つずつ決めるたびに、残りの人数が1人ずつへるからです。

4人から3人を選んで1列に並べる 1番目4A,B,C,D×2番目3残り3人×3番目2残り2人 ₄P₃ = 4 × 3 × 2 = 24通り 1人ずつ席が決まるたびに、残りの人数が1へる
1番目は4通り、2番目は残り3通り、3番目は残り2通り

n!n!(nn の階乗)は、nn から1までをかけた数です(4!=4×3×2×1=244!=4\times3\times2\times1=24)。これを使うと

nPr=n!(n−r)!,nCr=nPrr!=n!r! (n−r)!{}_n\mathrm{P}_r=\frac{n!}{(n-r)!},\qquad {}_n\mathrm{C}_r=\frac{{}_n\mathrm{P}_r}{r!}=\frac{n!}{r!\,(n-r)!}

と書けます。

図で見る:組合せ=順列÷r!

組合せが「順列 ÷ r!r!」になるのは、選んだ rr 個の並べ方が r!r! 通りずつ重なっているからです。4人から3人なら、選び方1つにつき並べ方が 3!=63!=6 通りあります。

選び方(組合せ)4通り {A,B,C}ABCACBBACBCACABCBA{A,B,D}ABDADBBADBDADABDBA{A,C,D}ACDADCCADCDADACDCA{B,C,D}BCDBDCCBDCDBDBCDCB それぞれ並べ方 3×2×1=6通り 順列 ₄P₃=4×6=24 → 組合せ ₄C₃=24÷6=4
1つの選び方に6通りの並べ方。だから組合せ=順列 ÷ 3!
サクラちゃん

サクラちゃん

どうして順列を先に数えてから割るんですか? 組合せを直接数えたほうが早くないですか?

合格先生

合格先生

順列は「1番目、2番目…」とかけ算で簡単に数えられるんだ。そのあとで、同じグループを何回数えたか(r!r! 回)で割るほうが、もれも重なりも出にくいんだよ。

組合せの便利な使い方

組合せは、「選ぶ」と言っていない問題でも使えます。代表的なのが道順の問題です。ごばんの目の道を最短で進む道順は、「右」と「上」の歩数が決まっています。そのうちどの歩を「上」にするか選ぶと考えれば、組合せで数えられます。

SG 右4歩・上2歩の 合わせて6歩 「上」にする2歩を 6歩から選ぶ ₆C₂ = 15通り 右右上右上右 ← 赤い道順
6歩のうち「上」にする2歩を選べば、道順が1つ決まる

また、 nCr=nCn−r\,{}_n\mathrm{C}_r={}_n\mathrm{C}_{n-r} が成り立ちます。nn 個から rr 個を選ぶことは、残す n−rn-r 個を選ぶことと同じだからです。

テスト・入試ではこう出る

順列・組合せは数学A(場合の数と確率)で習い、確率の問題の土台になります。よく出るのは、役割がある・ないの見分け、男女などのグループごとに選んでかける問題、道順、同じものを含む順列、円順列などです。確率の問題では、分母・分子を組合せで数えることがよくあります。

例題1(グループごとに選ぶ)

男子4人、女子3人の中から、男子2人・女子1人の委員を選ぶ方法は何通りありますか。

  1. 委員には役割がないので、組合せで数える。
  2. 男子4人から2人を選ぶ:4C2=4×32×1=6{}_4\mathrm{C}_2=\dfrac{4\times3}{2\times1}=6 通り。
  3. 女子3人から1人を選ぶ:3C1=3{}_3\mathrm{C}_1=3 通り。
  4. 男子の選び方それぞれに女子の選び方があるので、かけ算:6×3=186\times3=18 通り。

答え 18 通り

例題2(道順)

上の図のようなごばんの目の道で、S から G まで遠回りをしないで行く道順は何通りありますか。

  1. どの最短の道順も、「右」4回と「上」2回、合わせて 6 歩でできている。
  2. 6 歩のうち、どの 2 歩を「上」にするかを決めれば、道順が1つに決まる。
  3. 選ぶだけで順番は関係ないので組合せ:6C2=6×52×1=15{}_6\mathrm{C}_2=\dfrac{6\times5}{2\times1}=15。

答え 15 通り(「右」4歩を選ぶと考えて 6C4=15{}_6\mathrm{C}_4=15 でも同じです)

指し棒で説明する合格先生

合格先生

「選ぶ」作業が2つ続いたら、それぞれを組合せで数えてかけ算だ。

まちがえやすい点

腕でバツを作る合格先生

合格先生

入れかえて別物になるなら順列、同じなら組合せ!

  • 順番が関係あるかを確かめない:「選ぶ」という言葉があっても、役割や並び順があれば順列です。迷ったら、2つを入れかえて別のものになるかで判断します。
  • 同じものが入っているのに n!n! で数える:A, A, B, B の並べ方は 4!=244!=24 ではなく、同じ文字の入れかえで重なる分を割って 4!2! 2!=6\dfrac{4!}{2!\,2!}=6 通りです。
  •  nCr=nCn−r\,{}_n\mathrm{C}_r={}_n\mathrm{C}_{n-r} を使わない:10人から8人を選ぶのは、残す2人を選ぶのと同じなので、 10C8=10C2=45\,{}_{10}\mathrm{C}_8={}_{10}\mathrm{C}_2=45 と楽に計算できます。
  • グループごとの選び方をたしてしまう:例題1で「男子の選び方」と「女子の選び方」は同時に起こるので、6+36+3 ではなく 6×36\times3 です。
  •  nCr\,{}_n\mathrm{C}_r の分母を rr にする: 6C3\,{}_6\mathrm{C}_3 の分母は 33 ではなく 3!=63!=6 です。

ことばの由来

記号の P は順列の英語 permutation(パーミュテーション、「並べかえ」)、C は組合せの英語 combination(コンビネーション、「組み合わせ」)の頭文字です。順列は「順に並べた列」、組合せは「組にして合わせたもの」という意味の、そのままのことばです。教科書では「組み合わせ」ではなく「組合せ」と書くことが多いです。

ミニ問題

問題1 6人の中から3人を選んで、1列に並べる方法は何通りありますか。

答えと解き方を見る

120 通りです。並べるので順列で、6P3=6×5×4=120{}_6\mathrm{P}_3=6\times5\times4=120。1番目が6通り、2番目が残りの5通り、3番目が残りの4通りです。

問題2 6人の中から3人の委員を選ぶ方法は何通りありますか。

答えと解き方を見る

20 通りです。選ぶだけなので組合せで、6C3=6×5×43×2×1=20{}_6\mathrm{C}_3=\dfrac{6\times5\times4}{3\times2\times1}=20。問題1の 120 通りを、選んだ3人の並べ方 3!=63!=6 通りで割った数になっています。

問題3 A, A, B, B, C の5文字を1列に並べる方法は何通りありますか。

答えと解き方を見る

30 通りです。5文字がすべてちがえば 5!=1205!=120 通りですが、A どうし・B どうしを入れかえても同じ並びです。その重なり 2!×2!=42!\times2!=4 で割って、5!2! 2!=1204=30\dfrac{5!}{2!\,2!}=\dfrac{120}{4}=30 通りです。

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あわせて覚えたい用語

よくある質問

順列と組合せのちがいは?

順列は選んだものを並べる(順番を区別する)数え方、組合せは選ぶだけで順番を区別しない数え方です。4人から2人なら、順列は12通り、組合せは6通りです。

nPrとnCrの計算方法は?

nPrは、nから1ずつ減らしながらr個の数をかけます。nCrは、そのnPrをrの階乗(r×(r−1)×…×1)で割ります。

順列か組合せか見分けるコツは?

選んだものの2つを入れかえたとき、別のものになるなら順列、同じものなら組合せです。役割や並び順があるかを確かめましょう。

階乗とは何ですか?

nからはじめて1ずつ小さくした数を1までかけたものです。n! と書き、たとえば 4! は 4×3×2×1=24 です。

道順の問題はなぜ組合せで解けるのですか?

最短の道順は「右」と「上」の歩数が決まっていて、どの歩を「上」にするかを選べば道順が1つに決まるからです。

順列・組合せは何年生で習いますか?

高校の数学A「場合の数と確率」で習います。中学では樹形図などで場合の数を数えます。

出典・参考

  • 文部科学省「高等学校学習指導要領(平成30年告示)解説 数学編」数学A(場合の数と確率:順列・組合せ)

最終更新:2026年10月13日/作成:大学受験合格大作戦