高校数学:場合の数:1~9で3の倍数何個できるか(3桁の自然数)

こんにちは。1~9の自然数から3個選んで3桁の自然数をつくるとき,何個の自然数ができるか。これを効率よく求める方法を書いておきます。

3で割った余りに着目

1~9の自然数を3で割ったときの余りに着目して,以下のようにA,B,Cのグループに分けます。0余るというのは便宜上書いてあるだけで,3の倍数のことです。

このとき,3の倍数になる条件は
\maru1 Aから3つ,Bから3つ,Cから3つ選ぶ
\maru2 A,B,Cからぞれぞれ1つ選ぶ
この2パターンが考えられます。

よって,何個の自然数ができるかというと,
\maru1の場合,選び方はA,B,Cそれぞれ1通りの計3通り。
\maru2の場合,選び方は_3\text{C}_1\times_3\text{C}_1\times_3\text{C}_1の27通り。
それぞれ並べ方は3 !あるので,
(3+27)\times3 !=180
したがって,180個できます。

補足

\maru1\maru2で3の倍数になる理由を挙げると
\maru1は,3桁の自然数の各位の和が3の倍数になっているからです。
\maru2は,3で割って1余る数と3で割って2余る数を足せば,あまり同士の和が3になり,3の倍数になります。それに3の倍数(3で割って余り0)を足せば,3桁の自然数の各位の和が3の倍数になる。したがって,3で割り切れるということです。

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