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2007年10月27日

●ナンバーズスリーのボックスの出目

3桁の数字の組合せで当たり外れを決めるのがナンバーズスリー。

「ストレート」は「3ケタの各数字と並びの順序が一致するタイプ」なので出目のパターンは1000通り。

「ボックス」は「3(または4)ケタの各数字が一致すれば、並びの順序は問わないタイプ」。
したがって、123、132、213、231、312、321は同一である。
この出目のパターンは何通りあるか。

3桁が同じ数字のパターンは
000から999まで
10通り。

2桁が同じ数字、1桁が違う数字のパターンは
a>bのとき、aabとabbのいずれか(aab、aba、baaは同一、abb、bab、bbaは同一)。
aabの場合、10個からaとbの2個を選ぶパターンなので、(10*9)/(2*1)=45通り。
abbの場合、10個からaとbの2個を選ぶパターンなので、(10*9)/(2*1)=45通り。

3桁とも違う数字のパターンは
10個から3個を選ぶパターンなので、(10*9*8)/(3*2*1)=120通り。

全部で
10+45+45+120=220通り。

全部数える方法は次の通り。

0を含むパターン。010は001と同一なのでカウントしない。
000 001 002 003 004 005 006 007 008 009
011 012 013 014 015 016 017 018 019
|
088 089
099

10+9+...+2+1=55通り。

1を含むパターンで0を含むパターンに出てこないもの。
111 112 113 114 115 116 117 118 119
|
199

9+8+...+2+1=45通り。

2を含むパターンで0、1を含むパターンに出てこないもの。
222 223 224 225 226 227 228 229
|
299

8+7+...+2+1=36通り。

ずっととばして8を含むパターンでまだ出てこないもの。
888 889
899

2+1=3通り。

9を含むパターンでまだ出てこないもの。
999

1=1通り。

全部で
55+45+36+...+6+3+1=220通り。

一般化する。
a(1)=1
a(2)=3
|
a(10)=55
a(n)=1+2+3+...+n(=1/2*n*(n+1))
としたとき
s(n)=a(1)+a(2)+...+a(n)

これを計算すると
s(n)=1/6*n*(n+1)*(n+2)
となる。
s(10)=1/6*10*11*12=220通り
となり先ほどの計算と一致する。

もし10個の数字のうち(例えば3と4の)2個を除いたパターンを数えると
s(8)=1/6*8*9*10=120通り
となる。

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