趣味的数学 - 15 试解

作者:zhf
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趣味的数学 - 15

a】有多少种“本质上不同”的方法来安排3对夫妇在一张圆形餐桌边就坐,使得每个丈夫都不与自己的妻子相邻?

解:

5! - [3(4!2!) - 3(3!2!2!) + 2!2!2!2!] = 32

n对夫妇:

(2n-1)! - [(n,1)(2n-2)!2! - (n,2)(2n-3)!(2!)^2 + (n,3)(2n-4)!(2!)^3 + ... +

                 (-1)^(n+1)(n,n)(2n-n-1)!(2!)^n]


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  • gugeren:3对时的计算有误:

    5! - [3(4!2!) - 3(3!2!2!) + 2!2!2!2!]

    故推广到n对时就错了。

    3对时,没有那么复杂。


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    zhf 回复 gugeren:你认为3对时怎么算,看看能不能得32
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    gugeren 回复 zhf:这题用反向思维做,容易推广到n对:

    由于是圆桌,要定下一个起点或标志,例如以第一对夫妇H1和W1为标志。

    若H1确定座位后,其他5人的坐法是5!。

    1对标志夫妇(例如H1和W1)坐在一起后的种类:其余2对夫妇/4人的坐法是4!;H1和W1互相可交换座位,故共是2*4!=2^1*4种。不要考虑其余4人互换座位的变化:因为4!是“全排列”,已经考虑进去了!

    2对标志夫妇(例如H1和W1,以及H2和W2)中,每对夫妇都坐在一起的种类:以其中1对夫妇(例如H1和W1)为基本标志,把H2和W2看作一个“单位”(就如你26个数那道题中,取1和2后,把这两数看作一个“单位”类似),剩下的2人再看作2个“单位”,即共有3个“单位”,就是3!种坐法。但这2对夫妇在夫妇之间又可互相交换座位,又另有2*2种变化,即共有2^2*3!种坐法。

    3对夫妇的每对夫妇各坐在一起:可以类推,就是2^3*2!种。

    因此,3对夫妇时,夫妇各不坐在一起的坐法有:5!-2^1*4-2^2*3!-2^3*2!。

    推广至n对夫妇的坐法,就简单多了。


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    zhf 回复 gugeren:按你最后的公式得不出32
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    zhf 回复 gugeren:假设,3对夫妇的名字分别是A,B,C。也用A,B,C分别表示

    各对夫妇相邻事件。P(A)=4!2!/5!。 P(AB)=3!2!2!/5!。P(ABC)=2!2!2!2!/5!

    P(A+B+C)=P(A)+P(B)+P(C) - P(AB) - P(BC) - P(AC) +P(ABC)

    所以,

    5! - [3(4!2!) - 3(3!2!2!) + 2!2!2!2!]

    应该是对的。

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    gugeren 回复 gugeren:对不起,最后一句漏了

    一个4的阶乘的感叹号

    因此,3对夫妇时,夫妇各不坐在一起的坐法有:5!-2^1*4!-2^2*3!-2^3*2!

    =120-48-24-16=32

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    gugeren 回复 zhf:P(A)和P(AB)各表示什么意思?估计你

    把坐成圆桌与坐成成一直线的长桌一样看待了?

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    gugeren 回复 zhf:明显的错误是:

    3(4!2!)=144 > 5!=120,即“部分大于全部”,不合理。


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    zhf 回复 gugeren:当然合理。最终结果等于32.
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    zhf 回复 gugeren:P(A)代表A夫妇相邻的概率,P(AB)代表A夫妇,B夫妇都

    相邻的概率。

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    zhf 回复 gugeren:我的公式:120-144+72-16=32
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    zhf 回复 gugeren:144>120是因为有交集。这是为什么后边要减去
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    gugeren 回复 zhf:用这个方法计算,扩张到n对夫妇时,太复杂了,

    就像0+1说的,要写一本书了。

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    gugeren 回复 zhf:这下看懂了:

    原先看不懂,你为什么要用(4!2!)。

    现在知道,你是用来计算除去一对夫妇坐定以后,剩下的4人的坐法,是吧?

    3对夫妇,就乘以3,变成3(4!2!)。

    但是,利用概率加法公式,处理那个交叉项,就比较麻烦。


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    zhf 回复 gugeren:是这样的。
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