结肠炎治疗

首页 » 常识 » 问答 » 将编号16的信装入编号16的信封,号
TUhjnbcbe - 2023/4/2 17:43:00
北京治疗白癜风那个医院比较好 http://pf.39.net/bdfyy/bdfyc/160315/4789140.html

这个问题最先由18世纪著名的数学家,物理学家丹尼尔-伯努利(DanielBernoull)在一次错放信件后提出,随后他与同时代另一位数学家欧拉(L.Euler)在通信中交流了这个问题,欧拉给出了这类问题的首个完美的解决方法

也有一说该问题是伯努利和欧拉共同提出的,毕竟他们曾经一起在彼得堡科学院工作过

无论哪种说法是真实的,由于牵扯到了18世纪的两位著名数学家,这类问题被称为伯努利错放信笺问题,或欧拉错位排列

欧拉错排问题的标准描述如下

显然本文标题是欧拉错排问题中n=6的一个特殊情况,为了说明方便,我们将标题中题目做如下转化

对于初中的读者,受知识所限,只能通过列举的办法研究,列举时要按照一定规律,不重复也不遗漏,如先考虑第一位不能是A,则第一位可能是B,C,D,E,F中的一个,所以讨论应该首先分五大类,当第一位是B时,再考虑第二位,依次类推

如果经过一些尝试就不难发现,六个字母的错位排列数比较大,列举起来很困难,这时就要考虑其他思路,比如先研究五个字母,四个字母或者更少字母的全排列数,看是否有规律

这样我就归纳出从1到5的错排数分别是0,1,2,9,44,我们需要研究这列数的规律,来得到6个元素的错排数是多少

这样我们就可以得出结论,编号1-6的信放入编号1-6的信封中,共有种放置方法,使得信与信封的编号对应全部错误,当然,根据上面的规律也可以进一步依次推算任意元素数的全错排数

对于高中的读者,可以进一步研究这个问题,首先我们把刚刚总结的内容当作一道数列题目

观察递推公式的形式,完全可以用特征方程的方法处理,但得到的通项公式需要用二项式定理展开,才可以得到和将要介绍的其他方法得到的式子相同,所以在这里我们介绍一种普通的构造新数列的方法来处理

这样就得出了n个元素错位排列的排列数,结论如下图

细心的读者会发现整个推导过程还存在一个严重的漏洞,即上述递推公式只是我们从数列的前5项归纳得来的,逻辑上说,并不能说明第六项以及后面的项都遵从这个递推公式,而为了说明这一点,就需要加以证明,这部分证明文字部分较多,我们简略介绍,可以跳过直接看后面排列组合的方法

通过上述证明,说明了我们归纳的递推公式对任意n≥3都成立,这样整个的过程都是完整的,这里有一点需要读者思考,上图递推公式的证明与数学归纳法类似,但并不是数学归纳法,区别在哪里

我们研究的欧拉错排问题毕竟是一道组合数学问题,是否能通过高中学过的排列组合的知识给出解答呢,回答是肯定的,我们直接给出6个元素的错排数的算式

上面算式的思路显然是在全排列数中排除有正确排列的情况,有正确排列的情况包括有一个元素排列正确;两个元素排列正确;……,但显然,我们无法用简单的式子表示1个元素排列正确,其他5个都错误的情况,因为如果有这样的式子,我们直接就可以计算6个元素排列错误的情况了,所以我们退而求其次,计算一个元素排列正确,而不管其他元素排列是否正确;两个元素排列正确,而不管其他元素排列是否正确;依次类推,用全排列数减去这些情况

观察下面两个式子

显然加减交替的第一个式子是正确的,全减法的第二个式子是错误的,初学这类涉及容斥原理的学生可能难以理解这一点,简要的解释如下

如果学过容斥原理公式,上面的式子就非常容易理解了,篇幅所限,这里暂时先不介绍容斥原理,今天所介绍的数列求通项公式的方法和排列组合的思想都很有价值,且有一定难度,值得反复思考理解

1
查看完整版本: 将编号16的信装入编号16的信封,号