組合數學水題 $19$ 道

OoXiao_QioO發表於2024-08-17

序言

教練原話:“你已經學會組合數學了,快去做一下高考題吧!”

取得了 17/19 的好成績。其中有一題樹算錯了,不然就是 18/19 了。/cf/cf/cf。

P1

題目描述

\(0,1,2,3,4,5\) 可以組成的沒有重複數字的五位奇數的個數為?

解法

考慮末尾是奇數只有 \(1,3,5\) 三種情況,而且首位不能為 \(0\),也就是說首位有 \(4\) 種情況。

中間的數隨便排,也就是 \(3!=24\),把上述三種情況結合一下,\(3\times 4\times 24=288\)

所以答案就是 \(288\) 個。

P2

題目描述

ABCDE 五個人站在一排,如果 AB 必須相鄰且 B 在 A 的右邊,求方案數。

解法

把 AB 看成一個組,那麼題目轉化為 \(4\) 個元素排列。

也就是 \(4!=24\) 種情況。

P3

題目描述

\(10\) 個相同的小球分到 \(7\) 個不同的盒子中,每個盒子至少分一個,求方案數。

解法

隔板法,原問題轉化為 \(10\) 個小球分成的 \(9\) 個空隙中插入 \(6\) 個板子,每種插板的方案對應了一種分配小球的方案。

答案也就是 \(C_9^6\)

P4

題目描述

\(6\) 個人平均分成三組(每組兩個人),求方案數。

解法 1

對於每個組求情況。

對於第一組:六個人隨便選兩個,也就是 \(C_6^2\)
對於第二組:剩下四個人隨便選兩個,也就是 \(C_4^2\)
對於第三組:最後兩個人挑兩個,也就是沒得選了,\(C_2^2\)

注意到產生了重複,例如 AB|CD|EF 和 AB|EF|CF 實質上是一樣的分法。注意到這種情況一共有 \(3!=6\) 種,那麼就把前面的東西乘起來除以 \(6\) 即可。

答案為 \(\dfrac{C_6^2\times C_4^2\times C_2^2}{A_3^3}=15\)

解法 2

直接列舉六個人的全排列,再除掉非法情況。

答案為 \(\dfrac{6!}{2^3\times 3}=15\)

P5

題目描述

\(6\) 個人平均分到不同的三組,每組兩個人,求方案數。

解法

和上面那題一個思路。

似乎更簡單了,直接考慮三個組分組情況,\(C_6^2\times C_4^2\times C_2^2=90\)

P6

題目描述

\(6\) 個不同的求放進兩個不同的盒子,每個盒子最多裝 \(4\) 個球,求方案數。

解法 1

分類討論。

1.第一個盒子 \(4\) 個球,第二個盒子 \(2\) 個球。也就是 \(C_6^4=15\) 種方案。
2.第一個盒子 \(2\) 個球,第二個盒子 \(4\) 個球。同樣地,是 \(C_6^4=15\) 種方案。
3.第一個盒子 \(3\) 個球,第二個盒子 \(3\) 個球。也就是 \(C_6^3=20\) 種方案。

加起來,\(15+15+20=50\) 種方案。

解法 2

用所有合法的情況減去非法的情況。

\(2^6-A_2^2\times C_6^5-A_2^2\times C_6^6=50\)

P7

題目描述

\(6\) 級樓梯,可以一步上一級,也可以一步上兩級,求方案數。

解法 1

遞推。斐波那契這麼弱智的玩意就不說了,手玩也可以。

解法 2

分類討論。

1.每次只跨一級:\(1\) 種走法。
2.有一次跨兩級,把這以此走的兩級綁在一起,也就剩下了 \(5\) 級,也就是 \(C_5^1=5\) 種走法。
3.有兩次跨兩級,把這兩次走的兩級綁在一起,也就剩下了 \(4\) 級,也就是 \(C_4^2=6\) 種走法。
4.有三次跨兩級,

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