隔板法详解(各种方法)(转载) |
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理解隔板法
【定义】
隔板法就是在 n 个元素间的(n-1)个空中插入 k 个板,可以把 n 个元素分成 k+1 组的方法。 应用隔板法必须满足 3 个条件: (1) 这 n 个元素必须互不相异; (2) 所分成的每一组至少分得 1 个元素; (3) 分成的组别彼此相异。 【公式】 把 10 个相同的小球放入 3 个不同的箱子,每个箱子至少一个,问有几种情况? C(n-1,m-1)=C(9.2)
接下来才是重点。 【隔板应用】 普通隔板法 例 1. 求方程 x+y+z=10 的正整数解的个数。
分析:将 10 个球排成一排,球与球之间形成 9 个空隙,将两个隔板插入这些空隙中(每空至多插一块隔板),规定由隔板分成的左、中、右三部分的球数分别为 x、y、z 之值(如下图)。则隔法与解的个数之间建立了一一对立关系,故解的个数为 C (n-1,m-1)=C(9,2)=36(个)。
添元素隔板法 例 2. 求方程 x+y+z=10 的非负整数解的个数。 分析:注意到 x、y、z 可以为零,故例 1 解法中的限定 “每空至多插一块隔板” 就不成立了,怎么办呢?只要添加三个球,给 x、y、z 各添加一个球,这样原问题就转化为求 x+y+z=13 的正整数解的个数了,则问题就等价于把 13 个相同小球放入 3 个不同箱子,每个箱子至少一个,有几种情况?易得解的个数为 C(n+m-1,m-1)=C(12,2)=66(个)。
例 3: 把 10 个相同小球放入 3 个不同箱子,第一个箱子至少 1 个,第二个箱子至少 3 个,第三个箱子可以放空球,有几种情况? 我们可以在第二个箱子先放入 10 个小球中的 2 个,小球剩 8 个放 3 个箱子,然后在第三个箱子放入 8 个小球之外的 1 个小球,则问题转化为 把 9 个相同小球放 3 不同箱子,每箱至少 1 个,几种方法? C(8,2)=28
例4. 将20个相同的小球放入编号分别为1,2,3,4的四个盒子中,要求每个盒子中的球数不少于它的编号数,求放法总数。(减少球数用隔板法) 分析:先在编号 1,2,3,4 的四个盒子内分别放 0,1,2,3 个球,剩下 14 个球,有 1 种方法;再把剩下的球分成 4 组,每组至少 1 个,由例 1 知方法有 C(13,3)=286(种)。
例 5:有一类自然数,从第三个数字开始,每个数字都恰好是它前面两个数字之和,直至不能再写为止,如 257,1459 等等,这类数共有几个? 因为前 2 位数字唯一对应了符合要求的一个数,只要求出前 2 位有几种情况即可,设前两位为 ab 显然 a+b |
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