공통수학1순열과 조합수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

스포츠 신청서

문제

그림과 같이 월요일부터 금요일까지 총 55일 동안 진행되는 스포츠 주간에 서로 다른 네 종목 A{\mathrm{A}}, B{\mathrm{B}}, C{\mathrm{C}}, D{\mathrm{D}}를 활동하기 위한 스포츠 활동 신청서가 있다.

매일 서로 다른 두 종목씩 하루도 빠짐없이 활동하도록 다음 규칙에 따라 스포츠 활동 신청서를 작성하는 경우의 수는? (단, 종목을 신청하는 순서는 고려하지 않는다.) [4점]

(가) 각 종목은 적어도 22일을 선택하여 활동한다. (나) 종목 A{\mathrm{A}}와 종목 B{\mathrm{B}}는 같은 요일에 활동하지 않는다. (다) 종목 B{\mathrm{B}}와 종목 C{\mathrm{C}}는 하루만 같은 요일에 활동한다.

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해설

규칙 (가), (나)에 의하여 A{\mathrm{A}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 요일을 선택하는 경우는 다음과 같이 세 가지이다. (ⅰ) A{\mathrm{A}}22일, B{\mathrm{B}}22일 활동하는 경우 A{\mathrm{A}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 경우의 수는 5C2×3C2=10×3=30\mathit{_{5}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} \times \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} = 10 \times 3 = 30C{\mathrm{C}}22일 활동하는 경우 C{\mathrm{C}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동하고, A{\mathrm{A}}B{\mathrm{B}}를 활동하지 않는 요일에 활동한다. 그리고 D{\mathrm{D}}는 남은 44일에 활동한다. 경우의 수는 (2C1×1C1)×4C4=2\left( \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{1}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \right) \times \mathit{_{4}} {\mathrm{C}} \mathit{_{4}} = 2C{\mathrm{C}}33일 활동하는 경우 C{\mathrm{C}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동하고, A{\mathrm{A}}B{\mathrm{B}}를 활동하지 않는 요일에 활동하고, A{\mathrm{A}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동한다. 그리고 D{\mathrm{D}}는 남은 33일에 활동한다. 경우의 수는 (2C1×1C1×2C1)×3C3=4\left( \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{1}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \right) \times \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{3}} = 4C{\mathrm{C}}44일 활동하는 경우 C{\mathrm{C}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동하고, A{\mathrm{A}}B{\mathrm{B}}를 활동하지 않는 요일에 활동하고, A{\mathrm{A}}를 활동하는 22일에 활동한다. 그리고 D{\mathrm{D}}는 남은 22일에 활동한다. 경우의 수는 (2C1×1C1×2C2)×2C2=2\left( \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{1}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} \right) \times \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} = 2 ①, ②, ③에 의하여 구하는 경우의 수는 30×(2+4+2)=24030 \times \left( 2 + 4 + 2 \right) = 240 (ⅱ) A{\mathrm{A}}22일, B{\mathrm{B}}33일 활동하는 경우 A{\mathrm{A}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 경우의 수는 5C2×3C3=10\mathit{_{5}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} \times \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{3}} = 10C{\mathrm{C}}22일 활동하는 경우 C{\mathrm{C}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동하고, A{\mathrm{A}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동한다. 그리고 D{\mathrm{D}}는 남은 33일에 활동한다. 경우의 수는 (3C1×2C1)×3C3=6\left( \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \right) \times \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{3}} = 6C{\mathrm{C}}33일 활동하는 경우 C{\mathrm{C}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동하고, A{\mathrm{A}}를 활동하는 22일에 활동한다. 그리고 D{\mathrm{D}}는 남은 22일에 활동한다. 경우의 수는 (3C1×2C2)×2C2=3\left( \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} \right) \times \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} = 3 ①, ②에 의하여 구하는 경우의 수는 10×(6+3)=9010 \times \left( 6 + 3 \right) = 90 (ⅲ) A{\mathrm{A}}33일, B{\mathrm{B}}22일 활동하는 경우 A{\mathrm{A}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 경우의 수는 5C3×2C2=10\mathit{_{5}} {\mathrm{C}} \mathit{_{3}} \times \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} = 10C{\mathrm{C}}22일 활동하는 경우 C{\mathrm{C}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동하고, A{\mathrm{A}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동한다. 그리고 D{\mathrm{D}}는 남은 33일에 활동한다. 경우의 수는 (2C1×3C1)×3C3=6\left( \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \right) \times \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{3}} = 6C{\mathrm{C}}33일 활동하는 경우 C{\mathrm{C}}B{\mathrm{B}}를 활동하는 요일 중 하루를 선택하여 활동하고, A{\mathrm{A}}를 활동하는 요일 중 22일을 선택하여 활동한다. 그리고 D{\mathrm{D}}는 남은 22일에 활동한다. 경우의 수는 (2C1×3C2)×2C2=6\left( \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times \mathit{_{3}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} \right) \times \mathit{_{2}} {\mathrm{C}} \mathit{_{2}} = 6 ①, ②에 의하여 구하는 경우의 수는 10×(6+6)=12010 \times \left( 6 + 6 \right) = 120 (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)에 의하여 스포츠 활동 신청서를 작성하는 경우의 수는 240+90+120=450240 + 90 + 120 = 450

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