排列组合的问题
我是个高中生,最好能让我容易理解一点 展开
这个是装错信封类的变题
为方便,我们先把n个不同的元素及相应的位置都编上序号1,2,…,n,并且约定:在n个不同元素的排列中
1°若编号为i(i=1,2,…,n)的元素排在第i个位置,则称元素i在原位;否则称元素i不在原位.
2°若所有的元素都不在原位,则称这种排列为n个不同元素的一个错排(若每个元素都在原位则称为序排).
按照上面约定,“装错信封问题”即为n个不同元素的错排问题,则可构建“装错信封问题”的数学模型为
在n个不同元素的全排列中,有多少种不同的错排?
3 模型求解
应用集合中的容斥原理,我们就可得到“装错信封问题”的数学模型的求解公式.
设I表示n个不同元素的全排列的集合
Ai(i=1,2,…,n)为元素i在原位的排列的集合
Ai∩Aj(1≤i<j≤n)为元素i与j在原位的排列的集合……
A1∩A2∩…∩An为n个元素的序排的集合.
则它们的排列数(即各个集合中元素的个数)分别为
|I|=n!
|Ai|=(n-1)!
|Ai∩Aj|=(n-2)!
……
……
|A1∩A2∩…∩An|=(n-n)!=0!
根据容斥原理即得“装错信封问题”的数学模型的求解公式(即n个不同元素的错排数)为f(n) = n![1-1/1!+1/2!-1/3!+……+(-1)^n*1/n!]
如果不理解上面的解法还有如下容易理解的方法
设n个信和信封有A(n)种装法。形成数列{A(n)}
显而易见的是A(1)=0,A(2)=1
而n+1个信和信封的每一种装错装法都可以看作两种情况:
1.是n个信和信封的装错装法,将第n+1封信与前n封中的某一封对调
2.是n个信和信封中,某一个装对了,其余n-1个信和信封的装错装法,再将将第n+1封信与前n封中的装对的那一封对调
1.有n*A(n)种情况
2.有n*A(n-1)种情况
所以A(n+1)=n*A(n)+n*A(n-1)=n*(A(n)+A(n-1))
这样就可以依次类推,但不易求出通项公式.
可以这样求: