定理 8.1.1 · 隔板法
把 个不可区分的物品放进 个可区分的盒子里,方法数是
为什么成立?你可以在这 个物品之间放 块隔板。这就相当于有 个空位,从中选出 个放隔板:
它等于
一定要弄懂这个一般思路,因为难题常常会加上额外的条件。
把相同的物品分给不同的人:先把它们排成一排当作球,再往里插入隔板。
在本节中,你将能够 在球之间插入隔板,把相同的物品分给不同的人。
老师有 8 台相同的电脑,要分给 3 个学生。可能一个学生分到 5 台,另一个 2 台,还有一个 1 台。也可能一个学生把 8 台全拿走!一共有多少种不同的分法?
这些电脑看起来一模一样。所以只有每个学生分到多少台才重要,分到的是哪一台并不重要。
把电脑排成一排当作球,再插入隔板把它们分开。第一块隔板左边的全部归学生 1,依此类推。 每一种放隔板的方式,就是一种分法。
把 个不可区分的物品放进 个可区分的盒子里,方法数是
为什么成立?你可以在这 个物品之间放 块隔板。这就相当于有 个空位,从中选出 个放隔板:
它等于
一定要弄懂这个一般思路,因为难题常常会加上额外的条件。
一定要记住:隔板法只适用于被分配的物品完全相同的情况!
把 8 台相同的电脑分给 3 个学生,有多少种分法?
如果这些电脑不相同,会有多少种分法?
把 5 颗相同的糖果分给 3 个孩子,有多少种分法?
有多少个 5 位正整数,满足每一位数字都大于或等于它前一位数字?
Pat 要从一个托盘里挑选 6 块饼干,托盘里只有巧克力豆饼干、燕麦饼干和花生酱饼干。这三种饼干每种都至少有 6 块。可以挑出多少种不同的 6 块饼干组合?
在本节中,你将能够 处理“每人至少 1 个”“每人至多 5 个”“和小于 13”这样的条件:把问题变成普通的隔板法。
7 个宇航员被困在太空,只剩 10 份相同的餐食。每个宇航员至少需要 1 份。普通的隔板法会允许有人分到 0 份。怎样避免这种情况呢?
窍门是:**先把最少的量发下去。**先给每个宇航员 1 份餐食。这样剩下的餐食随便怎么分都可以,普通的隔板法就能数出来。
其他条件也可以用同样的思路转化。有上限?先全部数出来,再减去超过上限的排法。有“小于”号?添加一个辅助变量, 把剩下的部分“吸收”掉。
隔板法非常有用,而且常常可以根据情况灵活变通。例如,如果每个盒子里至少要有 1 个物品,就先给每个盒子放 1 个。然后对 个物品和 个可区分的盒子使用公式:
7 个宇航员被困在太空,只剩下 10 份相同的餐食。每个宇航员都必须至少分到 1 份餐食,否则就会挨饿。在这个限制条件下,分配餐食有多少种方法?
怎样处理“每个宇航员至少分到 1 份餐食”这个条件?处理完之后,还剩几份餐食?
掷 5 个普通的 6 面骰子,朝上一面的点数之和为 24 的概率是多少?
怎样在这道题中使用隔板法?
7 个人坐成一排,其中 3 个人互相是对头,谁都不肯和另一个对头挨着坐。有多少种坐法?
人的顺序我们稍后再考虑。如果不管限制条件,给这 3 个对头选 3 个座位有多少种方法?
你有 11 个苹果和 5 根香蕉,要把它们放进 3 个篮子里。如果每个篮子里的苹果都必须比香蕉多,并且每个篮子里至少有 1 个水果,有多少种放法?
每个篮子里的苹果都比香蕉多。会不会有篮子里一个水果都没有?
求 的解的个数,其中 都是正整数, 和 必须是奇数, 和 必须是偶数。
Alice 有 24 个苹果。她要和 Becky、Chris 分这些苹果,使得三个人每人至少有两个苹果。有多少种分法?
掷 7 个均匀的标准 6 面骰子,朝上一面的点数之和为 10 的概率可以写成
其中 是正整数。 是多少?
在本节中,你将能够 在竞赛题中综合运用隔板法的各种技巧。
现在把所有方法混在一起用!这些题除了隔板法,还要加一点变化,比如奇数和偶数。每道题都有 3 条提示,卡住了就看看吧。
想在一页上看到本章所有的题吗?打开习题集。
三只松鼠要分 19 颗相同的橡果。
它们有多少种不同的分法?