遞迴 錯排公式

2021-07-23 10:12:03 字數 1293 閱讀 7506

這個問題推廣一下,就是錯排問題,是組合數學中的問題之一。考慮乙個有n個元素的排列,若乙個排列中所有的元素都不在自己原來的位置上,那麼這樣的排列就稱為原排列的乙個錯排。 n個元素的錯排數記為d(n)。 研究乙個排列錯排個數的問題,叫做錯排問題或稱為更列問題。

錯排問題最早被尼古拉·伯努利和尤拉研究,因此歷史上也稱為伯努利-尤拉的裝錯信封的問題。這個問題有許多具體的版本,如在寫信時將n封信裝到n個不同的信封裡,有多少種全部裝錯信封的情況?又比如四人各寫一張賀年卡互相贈送,有多少種贈送方法?自己寫的賀年卡不能送給自己,所以也是典型的錯排問題。

當n個編號元素放在n個編號位置,元素編號與位置編號各不對應的方法數用d(n)表示,那麼d(n-1)就表示n-1個編號元素放在n-1個編號位置,各不對應的方法數,其它類推.

第一步,把第n個元素放在乙個位置,比如位置k,一共有n-1種方法;

第二步,放編號為k的元素,這時有兩種情況:⑴把它放到位置n,那麼,對於剩下的n-1個元素,由於第k個元素放到了位置n,剩下n-2個元素就有d(n-2)種方法;⑵第k個元素不把它放到位置n,這時,對於這n-1個元素,有d(n-1)種方法;

綜上得到

d(n) = (n-1) [d(n-2) + d(n-1)]

特殊地,d(1) = 0, d(2) = 1.

下面通過這個遞推關係推導

通項公式:

為方便起見,設d(k) = k! n(k), k = 1, 2, …, n,

則n(1) = 0, n(2) = 1/2.

n ≥ 3時,n! n(n) = (n-1) (n-1)! n(n-1) + (n-1)! n(n-2)

即 nn(n) = (n-1) n(n-1) + n(n-2)

於是有n(n) - n(n-1) = - [n(n-1) - n(n-2)] / n = (-1/n) [-1/(n-1)] [-1/(n-2)]…(-1/3) [n(2) - n(1)] = (-1)^n / n!.

因此n(n-1) - n(n-2) = (-1)^(n-1) / (n-1)!,

n(2) - n(1) = (-1)^2 / 2!.

相加,可得

n(n) = (-1)^2/2! + … + (-1)^(n-1) / (n-1)! + (-1)^n/n!

因此d(n) = n! [(-1)^2/2! + … + (-1)^(n-1)/(n-1)! + (-1)^n/n!].

此即錯排公式

數論 錯排公式

1.定義 乙個有n個元素的排列,若乙個排列中所有的元素都不在自己原來的位置上,那麼這樣的排列就稱為原排列的乙個錯排。n個元素的錯排數記為d n 2.推導 遞推 首先將第乙個元素錯排,假設將第乙個元素放到第k位,那麼對於第k位的元素,有兩種情況 1.k放在第1位,此時相當於對處第1位與第k位的n 2個...

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