錯位排列遞推公式推導

2021-07-08 12:38:22 字數 1017 閱讀 4435

全錯位排列:即被著名數學家尤拉(leonhard euler,1707-1783)稱為組合數論的乙個妙題的「裝錯信封問題」。

「裝錯信封問題」是由當時最有名的數學家約翰·伯努利(johann bernoulli,1667-1748)的兒子丹尼爾·伯努利(danidbernoulli,1700-1782)提出來的,大意如下:

乙個人寫了n封不同的信及相應的n個不同的信封,他把這n封信都裝錯了信封,問都裝錯信封的裝法有多少種?

分析:假設有信封a,b,c,d...;信件1,2,3,4...;全部裝錯有f(n)種情況。

這裡分兩種情況考慮:①前面n-1個信封全部裝錯;②前面n-1個信封有乙個沒有裝錯其餘全部裝錯。

①前面n-1個信封全部裝錯:因為前面n-1個已經全部裝錯了,所以第n封只需要與前面任一乙個位置交換即可,總共有f(n-1)*(n-1)種情況。

舉例:假設有4個信封abcd和4個信件1234;那麼前三個全部排錯的情況為:312,213兩種,加上4後變為3124,2134。4不能在自己位置,因此與前面位置交換即可,所以有4123,3421,3142,4312,2413,2341六種情況。

②前面n-1個信封有乙個沒有裝錯其餘全部裝錯:為什麼考慮這種情況,因為n-1個信封中如果有乙個沒裝錯,那麼我們把那個沒裝錯的與n交換,即可得到乙個全錯位排列情況。

得到這種情況的種數也很簡單,即是忽略掉那個沒裝錯的情況去排列其他的信封的全錯排種數f(n-2)*(n-1)。

舉例:假設有4個信封abcd和4個信件1234;

前三個為123,忽略1,剩下23,錯排23就有32一種情況加上14即變為1324,再交換得到4321這種情況;

前三個為123,忽略2,剩下13,錯排13就有31一種情況加上24即變為3214,再交換得到3412這種情況;

前三個為123,忽略3,剩下12,錯排12就有21一種情況加上34即變為2134,再交換得到2143這種情況

共三種情況。

綜上,f(n)=f(n-1)*(n-1)+f(n-2)*(n-1)=(n-1)*(f(n-1)+f(n-2));

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