8人の生徒が円形に並ぶとき、並び方は何通りあるか。
円順列の最も基本的な問題です。円形に人を並べたり、色を塗り分けたりする問題は、大概本問題の考え方から出発します。立体的な図形の塗り分けでも、回転による重複を考える場面があります。
円順列では、1つの配置を回転させると、横一列に書き表したときの異なる並びが複数現れます。しかし、それらは円形では同じ配置です。
例えば、A、B、Cを円形に並べた場合を考えます。
上の3つの並びは、回転すると重なるため、すべて同じものとして扱います。この3つを「1つに圧縮」しなければなりません。そのために、円順列の1か所を固定し、通常の順列の考え方に戻します。これが1人を固定する理由です。
本問題は8人の円順列ですが、1人を固定すると、並べる対象は残りの7人になります。この7人について通常の順列の計算を行えば、それが元の8人の円順列の並び方の数になります。
公式として「1を減らして階乗」と覚えるよりも、「1人を固定する」と考えた方がよいです。応用問題でつぶしが効くのは、後者の考え方です。
円形では、回転して一致する並びを同じものとして扱う。そこで、8人のうち1人の位置を固定すると、回転による重複がなくなる。
残りの7人を並べる方法は、
より、5040通り。
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5040通り