5種類のカード[0]、[1]、[2]、[5]、[6]がそれぞれ1枚ずつあります。この中から3枚を選んで並べ、3桁の整数を作ります。このとき、3の倍数は全部で何通りできますか。
カードを3枚並べてできる3桁の整数が3の倍数となるのは、各位の和が3の倍数となるときですね。
まず、カードを3で割った余りで分類します。
(あ)3で割り切れる数・・・0、6
(い)3で割ると1余る数・・・1
(う)3で割ると2余る数・・・2、5
一般に、3つの数の和が3で割り切れるのは、3で割ったときの余りが同じ3数の場合(この問題の場合はありえませんね)か3で割ったときの余りが異なる3数の場合になります。
結局、(い)のカード1を選ぶことは確定し(1通り)、(あ)のいずれか1枚のカードを選び(2通り)、(う)のいずれか1枚のカードを選び(2通り)、その後、この3枚のカードを並べ替える(3×2×1通り)ことになります。
この並べ替えてできた整数
1×2×2×3×2×1
=24通り
のうち、0で始まる「3桁」の整数(実際は2桁の整数)を取り除いたものが答えとなります。
(あ)から0を選び、百の位に配置し、(い)から選んだ1と(う)から選んだいずれか1枚のカードを十の位と一の位に並べることになるから、0で始まる「3桁」の整数は2×2=4通りあります。
したがって、答えは24-4=20通りとなります。
なお、上の解法では、あえて余分なものをカウントした後、それを取り除いて答えを求めていますが、0を選んだ場合と選ばなかった場合に分けて答えを求めることもできます。
その場合は、2×(2×2×1)+2×(3×2×1)=20通りとなります(式の意味を自分で考えてみるとよいでしょう)。
次の問題もぜひ解いてみましょう。