n 個の要素から r 個を 順序を区別せずに選ぶ場合の数。順列との違い(順序を区別するか)が最大のポイントです。
組合せ(Combination)とは、n 個の要素から r 個を 順序を区別せずに選ぶ場合の数のことです。記号は nCr(または C(n,r)、(n / r))。読み方は「エヌ シー アール」。
日常の例で言うと、福引でくじを 2 枚引く場面を考えてください。「1 枚目に赤、2 枚目に青」と「1 枚目に青、2 枚目に赤」は、最終的に手元にあるくじは {赤, 青} の組み合わせで同じです。これが「順序を区別しない」という意味。クラスから委員 2 名を選ぶ場合や、ピザのトッピング 3 種を 6 種類から選ぶ場合なども組合せです。
上のツールで n と r をスライダーで変えると、組合せ数(nCr)と全パターンの一覧がリアルタイムで連動します。順列(nPr)も同時に表示されるので、両者の関係が一目で分かります。
組合せの公式は、順列を「並び順の数」で割る形になります。
nCr = n! / (r! × (n−r)!) = nPr ÷ r!
・nPr(順列)は n × (n−1) × … × (n−r+1)。r 個を順番に選んだときの並び方の総数
・選んだ r 個には r! 通りの並び順がある(例: r=3 なら 6 通り)
・順列の数 ÷ 並び順の数 = 組合せの数
具体例: 5C2 を計算
5P2 = 5 × 4 = 20
2! = 2 × 1 = 2
─────────────
5C2 = 20 ÷ 2 = 10
覚えておきたい性質:
・nCr = nC(n−r):選ぶ側と選ばない側は対称(例: 5C2 = 5C3 = 10)
・nC0 = nCn = 1:0 個選ぶ or 全員選ぶは 1 通り
・nC1 = n:1 個だけ選ぶ場合は n 通り
順列と組合せの違いは「順序を区別するかどうか」のたった一点。問題文を読んで、この区別を見抜けるかがカギです。
| 順列 nPr | 組合せ nCr | |
|---|---|---|
| 順序 | 区別する | 区別しない |
| 計算式 | n! / (n−r)! | n! / (r!(n−r)!) |
| 5から2 | 20 通り | 10 通り(順列の 1/2!) |
| 典型例 | 1位/2位を決める、暗証番号 | 委員を選ぶ、トッピングを選ぶ |
見分けるキーワード:
・「順番に」「並べる」「1位/2位」「席を決める」 → 順列
・「選ぶ」「グループを作る」「組み合わせる」 → 組合せ
・「並び方が問題か、集まり方が問題か」と自問すれば判別しやすい
身近な例で対比すると、「3 桁の暗証番号」は順列(123 と 321 は別の番号)、「ピザに 3 種のトッピング」は組合せ(チーズ→ハム→ピーマンの順でも、ピーマン→ハム→チーズの順でも、出来上がりは同じピザ)。
文章題で順列か組合せか迷ったら、「並び替えても同じものとみなすか?」と考えてください。