2019年8月24日 星期六

⟪倒數 0892⟫ - 【數學】錯排的問題

日期時間:2019/08/25  07:44
本日天氣:晴天
本日心情:心情不錯


我很喜歡排列組合,但是有一個一直都沒有學到概念,到了後來查資料才曉得,這種模式叫做【錯位】。

【班上共有5個小朋友,上課時間都沒有在自己的位子上,而是在別人的。】
【有四對夫妻,男女兩兩共舞,但是都不是和自己的配偶。】
這樣會有幾種可能?

這種問題就和雞兔同籠一樣匪夷所思,到底是怎樣可以錯到這麼誇張啊。
不過該解的題目還是要解就是了....

查資料應馬上就會找到,搞不好還有公式(還真的有)。但是我想先自己來。這種題目講就是數組單一配對組合,都沒有任何一組是配對的。所以我試著把一組到六組的組合情況都列出來,然後再來觀察它們之間的可能性。



一組組合,全對是1種,全錯是0種(不可能)
二組組合,全對是1種,一組對一組錯是0種(不可能),全錯是1種。
三組組合,全對是1種,兩組對一組錯是0種(不可能),一組對兩組錯是3種,全錯是2種。

到這邊我們已經可以看得出一點規則了,
全對就只有一種可能(廢話)
只錯一組0種,完全不可能。(都只剩一組了還配不對?)
只錯兩組的話,可以先決定對的組別有幾組組合,再乘上二組組合全錯有幾種(前面算過了,1種),也就是C(3,1) x 1 = 3。
至於全錯,就是把所有可能減掉之前的可能數,以三組組合為例,就是3! -1 - 0 - 3 = 2。

那我們就來用四組組合去做映證吧!

全對:就只有一種可能。
只錯一組:0種,完全不可能。
只錯兩組:對的組別C(4,2) ,再乘上二組組合全錯有1 種,也就是C(4,2) x 1 = 6。
只錯三組:對的組別C(4,1) ,再乘上三組組合全錯有2 種,也就是C(4,1) x 2 = 8。
至於全錯:就是把所有可能減掉之前的可能數,就是4! -1 - 0 - 6 - 8 = 9。

所以到這邊差不多就確認了。接著就可以來看看公式,上維基一查,原來真的有一個很漂亮的公式
Dn=(n-1)(Dn-1+Dn-2)

而且它有很完整的說明,清楚解釋這個公式導出的思維,就不在此細說,附上連結:
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%99%E6%8E%92%E9%97%AE%E9%A2%98

但有件事我其車很在意,就像明勳大哥有一次解題,之後也是找我問,因為數字之間好像有一些關係。雖然事後證明應該只是巧合,但對數字的感覺有時就是那麼奇怪....

D1 = 0,D2 = 1,D3=2,D4 = 9,D5 = 44,D6 = 265,D7 = 1854
(說明:Dn 代表n 種組合時的錯排數)

由小到大是理所當然的,組合越多當然錯排數越多。
但是這個遞增的模式讓我總覺得似乎有種規律,尤其那個44 就是讓我覺得不舒服,好像把它弄成45 就會感覺好一點。

維基再往下查,果然還有另一個公式!
Dn = nDn-1 +(-1)n

這個公式更加簡明清楚,當然要推導要更難,我是看不太懂維基的說明。
但我很開心自己還是對數字有一點點的敏銳度。

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