연플래닝 ACADEMY
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순열 nPr
묶고, 세우고, 옮기고, 고른다
순열은 n 개에서 r 개를 골라 순서까지 정하는 거야.
그런데 순열 문제는 공식이 아니라 순서로 풀려.
오늘은 선생님이 못박으신 네 걸음을 그대로 밟는다.
🔑 무기① · nPr = n 에서 한 개씩 내려가며 r 개를 곱한다
전체 n 에서 시작해 n n−1 n−2 ⋯ n−(r−1) 여기까지 딱 r 개만 내려온다 r 개를 다 내려오면 → nPr 끝까지 다 내려오면 → 팩토리얼
3P2 = 3 × 2  ·  5P3 = 5 × 4 × 3  ·  5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1
스물다섯 명 중 다섯 명이 움직인다 → 25 × 24 × 23 × 22 × 21 — 딱 다섯 개만
예제① · nPr 이 든 방정식 셋
① nP2 = 90 → 두 개만 내려오니 n(n−1) = 90 = 10 × 9 → n = 10
② 6Pr = 120 → 6 부터 내려가 보면 6 × 5 × 4 = 120 → 세 개가 내려왔으니 r = 3
③ (n+2)P4 = 56 × nP2 → 양쪽에 똑같이 있는 n(n−1) 을 지우면
   (n+2)(n+1) = 56 = 8 × 7 → n = 6
③이 핵심이야 — 양쪽을 다 펼쳐 놓고 같은 덩어리를 지운다.
선생님 말씀 그대로 "요놈이 요놈이 되는 거야".
🔑 무기② · 순서를 바꾸지 마라 — 네 걸음
① 묶어라  →  「이웃한다」가 나오면 무조건 묶는다
② 줄 세워라  →  묶은 덩어리를 하나로 보고 팩토리얼
③ 자리 이동  →  묶음 안에서 자리를 바꾸는 것도 팩토리얼
④ 선택  →  몇 개 중에서 몇 개를 고른다 — nPr 또는 nCr
선생님이 "이 순서 바뀌지 말고 순서대로 해야 헷갈리지 않을 거다" 하고 못박으신 자리야.
넷 중에 ③을 빠뜨리는 실수가 제일 많아.
예제② · 여자 5명, 남자 4명을 한 줄로 · 여자끼리 이웃하게
여 여 여 여 여 묶어서 하나로 남 남 남 남 덩어리 하나 + 남자 넷 = 모두 다섯 개
① 묶어라 → 여자 다섯을 한 덩어리로
② 줄 세워라 → 덩어리 1 + 남자 4 = 다섯 개 → 5! = 120
③ 자리 이동 → 묶음 안에서 여자끼리 → 5! = 120
→ 120 × 120 = 14,400
예제③ · B, I, S, A, N, G 여섯 글자를 한 줄로
B G 이 넷을 통째로 묶는다 + 남은 글자 2개 → 모두 3개를 줄 세운다 B 와 G 도 자리를 바꾼다 · 가운데 두 칸은 골라 넣는다
(1) B 가 맨 앞, G 가 맨 뒤 → 가운데 네 글자만 자유 → 4! = 24
(2) B 와 G 사이에 글자가 딱 두 개 → ②줄 세우기 3! × ③자리 이동 2! × ④선택 4P2
   → 6 × 2 × 12 = 144
여기가 네 걸음을 다 쓰는 자리야 — 묶고, 세우고, 옮기고, 고른다.
🔑 무기③ · 「이웃하지 않게」는 빈자리를 만든다
여자 다섯을 먼저 줄 세우면 ∨ 여 ∨ 여 ∨ 여 ∨ 여 ∨ 여 ∨ ∨ 자리가 모두 여섯 곳 — 네 곳을 골라 순서대로
남자 4, 여자 5 · 남자끼리 이웃하지 않게 → 5! × 6P4 = 120 × 360 = 43,200
⛔ 남자 넷을 통째로 묶어 전체에서 빼면 안 된다 — 그건 넷이 모두 붙은 경우만 빼는 것이라 둘·셋만 붙은 경우가 그대로 남는다
🔑 무기④ · 「교대로」는 적은 쪽을 먼저 세운다
남자 4, 여자 5 를 교대로 → 적은 쪽인 남자 넷을 먼저 4!, 생긴 빈자리 다섯 곳에 여자 다섯을 다 넣어 5!
   → 24 × 120 = 2,880
선생님 3, 학생 4 를 교대로 → 3! × 4! = 6 × 24 = 144
적은 쪽을 먼저 세워야 빈자리 개수와 남은 인원이 딱 맞아떨어진다.
많은 쪽부터 세우면 자리가 남아서 교대가 깨져.
🔑 무기⑤ · 「적어도」가 나오면 여사건
전체 (모든 배열) 그렇지 않은 경우 전체 − (그렇지 않은 경우) = 구하는 것
H, O, L, I, D, A, Y 일곱 글자 · 적어도 한쪽 끝에 자음 → 그렇지 않은 것 = 양 끝이 둘 다 모음 (모음은 O, I, A 셋)
전체 7! = 5040  −  양 끝 3P2 × 가운데 5! = 6 × 120 = 720 → 4,320
선생님도 이 문제를 다른 길로 가시다 답이 안 나오자
"적어도면 여사건이라는 게 맞아" 하고 스스로 바로잡으셨어.
🔑 무기⑥ · 숫자 문제는 동그라미부터 · 0 은 맨 앞에 못 온다
? ? ? 0 이 못 온다 0 이 다시 살아난다 짝수를 셀 때는 끝자리를 먼저 정하고 나눈다
0, 1, 2, 3, 4 로 세 자리 자연수 → 4 × 4 × 3 = 48
그중 짝수 → 끝이 0 이면 4 × 3 = 12 · 끝이 2 면 3 × 3 = 9 · 끝이 4 면 3 × 3 = 9 → 30
🔑 무기⑦ · 사전식 배열은 앞자리를 하나씩 세워 나간다
a, b, c, d, e 로 만든 문자열을 사전 순으로 —
a 로 시작 4! = 24 · ba 로 3! = 6 · bc 로 3! = 6 → 여기까지 36개
다음은 bd 무리 — 가장 빠른 것이 bdace, 그다음이 bdaec → 38번째
거꾸로 75번째는? a·b·c 로 24개씩 → 72개까지 끝 → d 무리의 세 번째 → dacbe
앞자리를 a → ba → bc → bd 처럼 한 칸씩 좁혀 가며 세면
몇 번째인지도, 몇 번째가 무엇인지도 똑같이 나온다.
⚠️ 여기서 틀린다 — 셋
① 「이웃하지 않게」를 묶어서 빼는 것 → 그건 전부 붙은 경우만 빼는 것 · 빈자리를 만들어야 한다
② 0 이 든 자연수에서 맨 앞자리를 그냥 세는 것 → 0 은 맨 앞에 못 온다 · 짝수는 끝자리부터 나눈다
③ 묶어서 줄만 세우고 ③ 자리 이동을 빠뜨리는 것 → 답이 묶음 안의 팩토리얼만큼 통째로 작아진다
셋 다 계산을 못해서 틀리는 게 아니야.
네 걸음 중 한 걸음을 건너뛰어서 틀리는 거야.
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"묶고, 세우고, 옮기고, 고른다"
순열 nPr
① nPr 은 n 에서 한 개씩 내려가며 r 개를 곱한다
② 순서는 묶어라 · 줄 세워라 · 자리 이동 · 선택 네 걸음
③ 이웃하지 않게는 빈자리에 꽂고, 교대로는 적은 쪽을 먼저
④ 적어도가 나오면 여사건  ·  0 이 끼면 끝자리부터 나눈다
⑤ 사전식은 앞자리를 하나씩 세워 나간다
— 연플래닝 수학특강 · 장대경 선생님의 행복수학
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