확률과 통계순열과 조합수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

카드 배열 경우의 수

문제

숫자 00이 적혀 있는 카드 22장, 숫자 11이 적혀 있는 카드 55장, 숫자 22가 적혀 있는 카드 33장이 있다. 이 1010장의 카드를 모두 한 번씩 사용하여 그림과 같은 1010개의 자리에 다음 조건을 만족시키도록 각각 한 장씩 놓는 경우의 수는? ((단, 같은 숫자가 적혀 있는 카드끼리는 서로 구별하지 않는다.)) [4점]

n(1n10)n \left( 1 \leq n \leq 10 \right)번째 자리에 놓인 카드에 적혀 있는 수를 ana _{n}이라 할 때, ak+1ak=2\left| a _{k + 1} - a _{k} \right| = 2를 만족시키는 자연수 k(1k9)k \left( 1 \leq k \leq 9 \right)의 개수는 33이다.

136136138138140140142142144144

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해설

출제의도 : 중복조합을 이용하여 주 어진 조건을 만족시키는 경우의 수를 구 할 수 있는가? 주어진 조건을 만족시키도록 1010의 카드를 놓는 경우는 다음과 같다. (i) 숫자 22 가 적혀 있는 22장의 카드와 숫자 00이 적혀 있는 11장의 카드를 와 같이 서로 이웃하게 놓는 경우 남은 77장의 카드 중 숫자 00 이 적혀 있는 11장의 카드와 숫자 22가 적혀 있는 11장 의 카드는 서로 이웃하게 놓여야 한다. ① 와 같이 놓는 경우 주어진 조건을 만족하도록 1010장의 카드를 놓으려면 중에서 55개를 택한 후 택한 위치에 택한 개수만큼 숫자 11이 적혀 있는 카드를 놓으면 된다. 이때의 경우의 수는 서로 다른 33개 중에서 중복을 허락하여 55개를 택하는 중복 조합의 수와 같으므로 3H5=7C5=7C2=21{} _{3} \mathrm{H} _{5} = {} _{7} \mathrm{C} _{5} = {} _{7} \mathrm{C} _{2} = 21와 같이 놓는 경우 주어진 조건을 만족시키도록 1010장의 카드를 놓으려면 의 위치에 숫자 11이 적혀 있는 11장의 카드를 놓은 후, 중에서 44개를 택한 후 택한 위치에 택한 개수만큼 숫자 11이 적혀 있는 카드를 놓으면 된다. 이때의 경우의 수는 서로 다른 33개 중에서 중복을 허락하여 44개를 택하는 중복조합의 수와 같으므로 3H4=6C4=6C2=15{} _{3} \mathrm{H} _{4} = {} _{6} \mathrm{C} _{4} = {} _{6} \mathrm{C} _{2} = 15와 같이 놓는 경우 주어진 조건을 만족시키도록 1010장의 카드를 놓으려면 의 위치에 숫자 11이 적혀 있는 11장의 카드를 놓은 후, 중에서 44개를 택한 후 택 한 위치에 택한 개수만큼 숫자 11이 적혀 있는 카드를 놓으면 된다. 이때의 경우의 수는 서로 다른 33개 중에서 중복을 허락하여 44개를 택하는 중복조합의 수와 같으므로 3H4=6C4=6C2=15{} _{3} \mathrm{H} _{4} = {} _{6} \mathrm{C} _{4} = {} _{6} \mathrm{C} _{2} = 15와 같이 놓는 경우 주어진 조건을 만족시키도록 1010장의 카드를 놓으려면 중에서 55개를 택한 후 택한 위치에 택한 개수만큼 숫자 11이 적혀 있는 카드를 놓으면 된다. 이때의 경우의 수는 서로 다른 33개 중에서 중복을 허락하여 55개를 택하는 중복조합의 수와 같으므로 3H5=7C5=7C2=21{} _{3} \mathrm{H} _{5} = {} _{7} \mathrm{C} _{5} = {} _{7} \mathrm{C} _{2} = 21 (ii) 숫자 22가 적혀 있는 22장의 카드와 숫자 00이 적혀 있는 22장의 카드를 과 같이 서로 이웃하게 놓는 경우 ⑤ 와 같이 놓는 경우 주어진 조건을 만족시키도록 1010장의 카드를 놓으려면 의 위치에 숫자 11이 적혀 있는 11장의 카드를 놓은 후, 중에서 44개를 택한 후 택 한 위치에 택한 개수만큼 숫자 11이 적혀 있는 카드를 놓으면 된다. 이때의 경우의 수는 서로 다른 33개 중에서 중복을 허락하여 44개를 택하는 중복 조합의 수와 같으므로 3H4=6C4=6C2=15{} _{3} \mathrm{H} _{4} = {} _{6} \mathrm{C} _{4} = {} _{6} \mathrm{C} _{2} = 15 와 같이 놓이는 경우 주어진 조건을 만족하도록 1010장의 카드 를 놓으려면 중에서 55개를 택한 후 택한 위치에 택한 개수만큼 숫자 11이 적혀 있는 카드를 놓으면 된다. 이때의 경우의 수는 서로 다른 33개 중에서 중복을 허락하여 55개를 택하는 중복 조합의 수와 같으므로 3H5=7C5=7C2=21{} _{3} \mathrm{H} _{5} = {} _{7} \mathrm{C} _{5} = {} _{7} \mathrm{C} _{2} = 21 (iii) 숫자 22가 적혀 있는 22장의 카드와 숫자 00이 적혀 있는 22장의 카드를 와 같이 서로 이웃하게 놓는 경 우 ⑦ 와 같이 놓는 경우 주어진 조건을 만족시키도록 1010장의 카드를 놓으려면 중에서 55개를 택한 후 택한 위치에 택한 개수만큼 숫자 11 이 적혀 있는 카드를 놓으면 된다. 이때의 경우의 수는 서로 다른 33개 중에서 중복을 허락하여 55개를 택하는 중복 조합의 수와 같으므로 3H5=7C5=7C2=21{} _{3} \mathrm{H} _{5} = {} _{7} \mathrm{C} _{5} = {} _{7} \mathrm{C} _{2} = 21와 같이 놓는 경우 주어진 조건을 만족시키도록 1010장의 카드를 놓으려면 의 위치에 숫자 11이 적혀 있는 11장의 카드를 놓은 후, 중에서 44개를 택한 후 택 한 위치에 택한 개수만큼 숫자 11이 적혀 있는 카드를 놓으면 된다. 이때의 경우의 수는 서로 다른 33개 중에서 중복을 허락하여 44개를 택하는 중복 조합의 수와 같으므로 3H4=6C4=6C2=15{} _{3} \mathrm{H} _{4} = {} _{6} \mathrm{C} _{4} = {} _{6} \mathrm{C} _{2} = 15 (i) ~ (iii)에서 구하는 경우의 수는 (21+15+15+21)+(15+21)+(21+15)( 21 + 15 + 15 + 21 ) + ( 15 + 21 ) + ( 21 + 15 )=144= 144

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