高中數(shù)學(xué):錯(cuò)排問(wèn)題
先看一道例題:
A,B,C三人寫了a,b,c三張賀卡,要求每人拿不到自己的賀卡,求分配方法總數(shù)
樸實(shí)無(wú)華的想法:
A?b c B?c a C?c b 所以符合題意的分配方法總數(shù)為2種
非常簡(jiǎn)單的題目。同理,如果是四個(gè)人寫了四張賀卡,我們可以數(shù)得是九種。但是當(dāng)五個(gè)人寫了五張,六個(gè)人寫了六張乃至一百個(gè)人寫了一百?gòu)垥r(shí),事情開(kāi)始不太好處理了。
怎么辦呢?
以A,B,C,D,E五人分別寫了a,b,c,d,e五張賀卡為例:
A B C D E a b c d e 首先,我們知道,a不能放在A的下面,這意味著b,c,d,e中的一個(gè)必然替換了a,放在A的下面,這一替換有四種情況
挑其中一種情況分析:
假設(shè)d替換了a,放在A的下面
那么問(wèn)題就集中在了BCDE這四人中:怎么在他們中分配b,c,a,e這四張賀卡?
再次分類:
1.若a賀卡給了D
此時(shí)情況就簡(jiǎn)單了,問(wèn)題變成B,C,E三人如何分配b,c,e三張賀卡
在這里,假設(shè)三個(gè)人符合題意的分配方式總數(shù)為a3,n個(gè)人符合題意的分配方式總數(shù)為an
很明顯,這一情況有a3種分配方法
2.若a賀卡沒(méi)有給D
我們來(lái)看看a賀卡在B,C,D,E中此時(shí)具有的性質(zhì)吧:
①不能給D ②要給B,C,E中的任意一個(gè)
再創(chuàng)立一個(gè)情境Q:有B,C,D,E四個(gè)人寫了b,c,d,e四張賀卡,要求每人拿不到自己的賀卡
很明顯這一情境的分配方法數(shù)為a4
我們也來(lái)看看d賀卡在此情境Q下的性質(zhì):
①不能給D ②要給B,C,E中的任意一個(gè)
很容易發(fā)現(xiàn),討論情況2中的a和情境Q中的d在同一環(huán)境下(都是BDE三人寫了bde三張賀卡)具有相同的性質(zhì),完全可以認(rèn)為討論情況2就是情境Q
所以情況2有a4種情況
合在一起,總共就有4(a3+a4)種情況
以此類推
n個(gè)人寫了n張賀卡,要求每人拿不到自己的賀卡,分配方法總數(shù)an可推得
an=(n-1)(a
n-2
+a
n-1
)