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総当たり戦は何試合?4チームが6試合になる理由と数え方【数学の雑学・第9回】

4つのゲーム駒とノートの数学イメージ

4チームの総当たりなら、全部で何試合でしょう。1チームが3チームと戦うから「4×3=12試合」と考えたくなりますが、答えは6試合。今回は、ゲーム会やスポーツの予定づくりにも役立つ「同じ組み合わせを2回数えない」数学の雑学です。

この記事のポイント
  • 全組み合わせが1回ずつ対戦するなら、nチームの試合数はn(n−1)÷2。
  • 4×3のままでは、A対BとB対Aを二重に数えている。
  • 試合数と必要な時間は別。同時進行できる条件も考える。
目次

まず4チームで、実際に書き出してみる

A・B・C・Dの4チームが、どの相手とも1回ずつ対戦するとします。自分自身とは戦わず、再戦や決勝の追加もない条件です。組み合わせを書き出すと、AB・AC・AD・BC・BD・CDの6つになります。

4チームの全対戦。AB・AC・AD・BC・BD・CDの6試合。交差点はチームではない。
4点がチーム、6本の線が試合。すべてのペアを1回ずつ結んだ図です。

Aに関係する試合は3つ。続いてBを見ると、BAはABとして数えてあるので、新しい試合はBC・BDの2つです。CではCDの1つだけ。合計は3+2+1=6。順番に「まだ数えていない相手」だけを拾うと、迷いにくくなります。

なぜ最後に2で割るの?

nチームなら、各チームの相手は自分を除いたn−1チーム。n(n−1)は、チーム側から見た出場回数の合計です。1試合には2チームが出るため、試合そのものの数に直すには2で割ります。

試合数=n(n−1)÷2

これは、集まった人が全員と1回ずつ握手する「握手の問題」と同じ組み合わせの数え方です。Wolfram MathWorldのHandshake Problemでも、この式と重複を避けて足す方法が説明されています(2026年10月12日確認)。

4チームで一度書き出すと、「2で割る」が急に納得しやすくなりますね。公式を覚える前に、小さな例を試すのはやっぱり大事だと感じます!

チームが倍でも、試合数は倍にとどまらない

チーム数計算試合数
44×3÷26
55×4÷210
88×7÷228
1010×9÷245
1616×15÷2120

この表は各ペアをプログラムで列挙して、式の結果と一致することも確かめました。たとえば4チームから8チームへ増やすと、6試合が28試合に。参加者を増やすときは、人数だけでなく対戦の組み合わせも増えるのがポイントです。

もう1チーム追加すると、その新チームは元の全チームと対戦します。4チームから5チームなら4試合が増えて、6+4=10試合。この見方なら、毎回最初から数え直さずに済みます。

6試合なら60分?同時進行すると話が変わる

ここからは独自の例です。4チーム・1試合10分、入れ替え時間なしと仮定します。1会場で順番に行えば6×10=60分。一方、2会場で同時に対戦できるなら、次の3ラウンドに分けられます。

ラウンド会場1会場2
1A対BC対D
2A対CB対D
3A対DB対C

各ラウンドで同じチームの出番は重なりません。全6カードを1回ずつ消化でき、仮定上は3×10=30分です。実際の開催時間には、説明・休憩・機材準備・延長なども必要です。「何試合あるか」と「何分で終わるか」は分けて考えましょう。

この式をそのまま使えないのはどんなとき?

  • 同じ相手と2回ずつ戦う:今回の試合数を2倍にする。
  • グループごとの総当たり:グループ内で別々に計算して足す。
  • 勝ち抜き形式:全員と対戦しないので、総当たりの式では数えない。

総当たりでも最後に決勝を追加するなら、その分を足します。「nはいくつか」より先に、どの組み合わせを何回実施するルールなのかを確認すると、計算の取り違えを防げます。この記事の4チーム例は数学用の仮定で、特定の大会の採用ルールではありません。

もう少し考えたい人へ

but this includes each handshake twice

ケンブリッジ大学 NRICH「Handshakes」Student Solutions

引用は「ただし、これは各握手を2回ずつ含んでいる」という意味です。NRICHの握手の問題では、同じ出来事を人ごとに数えると重複する点を考えられます(2026年10月12日確認)。自分で確かめるなら、まず5人の名前を書いてペアを線で結んでみてください。線が10本になるか、数えてみましょう。

身近な数学の雑学・これまでの回

アイキャッチはAI生成のイメージです。本文の対戦図は、6通りの組み合わせから作図したオリジナル図解です。

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