『すべての福袋の組合せ』


あるお店では毎年正月には福袋を売り出します。
今年も売り出しに備えて福袋を作らねばなりません。

福袋作りの条件は,例年同様次の通りです。

(1) 福袋には必ず1つ以上の商品を入れる。
(2) 中身がそっくり同じ福袋は作らない。
(3) 1つの福袋に同一商品を複数入れない。
(4) 福袋のために用意した商品は必ずいずれかの福袋に入れる。

福袋の中身としてN種類の商品をN個ずつ用意しました。
すべての福袋の組合せは何通りあるでしょうか?

商品の種類を A,B,C,… で,福袋の袋を[ ]で表し、例を示します。
ただし,各福袋の順序も福袋内の各商品の順序も問題にしません。

●N=2 の時は、後にも先にも次の1通りです。
 福袋が3つ
  [A]+[B]+[A+B]

●N=3 の時は、以下の5通りです。
 福袋が6つの時
  [A]+[B]+[C]+[B+C]+[C+A]+[A+B]

 福袋が5つの時
  [B]+[C]+[C+A]+[A+B]+[A+B+C]
  [C]+[A]+[A+B]+[B+C]+[A+B+C]
  [A]+[B]+[B+C]+[C+A]+[A+B+C]

 福袋が4つの時
  [B+C]+[C+A]+[A+B]+[A+B+C]

【問題】

Nが 4,5,6,7 の時は、すべての福袋の組合せは何通りあるでしょうか?
また、任意の自然数Nにおいて、すべての福袋の組合せは何通りあるでしょうか?


解答用紙はこちらです。 【寄せられた解答】


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