组合数学第一章答案

1.1 从?1,2,???,50?中找两个数?a,b?,使其满足

(1) |a?b|?5;

(2)|a?b|?5

a?b?5a?b??5解:(1)根据|a?b|?5 可得 或 则有

45种45种 共有90种。

b?5?a?b?5(2)根据|a?b|?5 得 {

a,b?(1,2,???,50) 则:当b?5时,有

b?1 , 1?a?6, 则有 6种

b?2 , 1?a?7, 则有7种

b?3 , 1?a?8, 则有8种

b?4 , 1?a?9, 则有 9种

b?5 , 1?a?10, 则有10种

当5?b?45时,有

b?6 , 1?a?11, 则有 11种

b?7 , 2?a?12, 则有 11种

. . . . . . . . .

b?45 , 40?a?50, 则有11种

当45?b?50时,有

b?46 , 41?a?50, 则有 10种

b?47 , 42?a?50, 则有 9种

b?48 , 43?a?50, 则有 8种

b?49 , 44?a?50, 则有 7种

b?50 , 45?a?50, 则有 6种

故:共 40?11?2(10?9?8?7?6)?520种

1.2 (1)先把女生进行排列,方案为5!,然后把女生看成1个人和7个男生进

行排列,总方案数为5!×8!

(2)女生不相邻,则先把男生进行排列,方案为7!再把女生插入男生之间

5的8个空位种的任意5个,总方案数为7!×P8

(3)应该是A 女生x 女生y 女生z B,或是B女生x 女生y 女生z A的形

3式,从5个女生中选出3人进行排列,方案为P考虑A,B可以换位,5,3方案为2×P然后把这个看成一个整体,和剩下的2个女生,5个男5,3生,一共7个人进行排列,总方案数2×P5×8!

1.3 m个男生,n个女生,排成一行,其中m,n都是正整数,若 (a)男生不相邻(m≤n+1);

(b)n个女生形成一个整体; (c)男生A和女生B排在一起; 分别讨论有多少种方案。 解:

(a)n!p(n+1,m) (b)(m+1)!n! (c)2(m+n-1)!

1.4 26个英文字母进行排列,求X和Y之间有五个字母的排列数? 解:排列数为C(24,5)*5!*2*20!

1.5 求3000到8000之间的奇整数的数目,且没有相同的数字。 解:设四位数为n3n2n1n0.

由已知可知,n3只能取,3,4,5,6,7,8,n0只能取1,3,5,7,9. 分以下两种情况讨论:

1.当n3取3,5,7的时候,由于是不能重复的,所以n0只能有4种选择,而剩下的n2,n1分别有8,7种选择。 所以符合条件的数,根据乘法原理有:

3*4*8*7=672.个

2.当n3取4,6,8时,由于是不能重复的,所以n0有5种选择,而剩下的

n2,,n1分别有8,7种选择,所以符合条件的数,根据乘法原理有: 3*5*8*7=840个

所以综上所述,符合条件的数,根据加法原理共有: 672+840=1512个 1.6

1*1!+2*2!+3*3!????+(n-1)*(n-1)! 根据公式得

1*1!+2*2!+3*3!????+(n-1)*(n-1)!=n!-1

1.7 试证 (n+1)(n+2)…(2n)被2k除尽。 证明:

(n?1)(n?2)...(2n)?(2n)!2n(2n?1)!(2n?1)!??2n!n(n?1)!(n?1)!(2n?2)(2n?1)(2n?3)!(2n?1)(2n?3)!?2?22?...

(n?1)(n?2)!(n?2)!?2n(2n?1)(2n?3)...3所以(n+1)(n+2)…(2n)能被2k除尽。

1.8 求1040和2030的共因数的数目. 解: 10 40=2 40 * 5 40

20 30=260 * 5 30

∴ 1040和2030的公因子有40*30=1200 个

1.9 试证n的平方的正除数的数目是奇数 答案:因为n的平方一定是两个数的乘积,一定是两个不同的数的乘积或唯一的一个相同的 数的乘积。例如,16可以是1*16,2*8或4*4,前面的都是成对出现的,只有4是一个 数,所以他们的和一定是奇数。 1.10 证明任一正整数n可唯一地表示成如下形式: n=?ai?i!, 0?ai?i, i?1

i?1证明:对n用数学归纳法

① 当n=0,1时,0=0?1! , 1=1?1!。命题成立。 ② 假设对于小于n的非负整数,命题成立。

0?n?k! 对

?(k于

?1n

k)?!,

k ?设k!?n?(,k?k?即

??kk?k?由②,对n?k!命题成立。设n?k!??ai?i!,其中0?ai?i,

i?1!不能等于k?k!),那么而0?ak?k?1 (原因是0?n?k!?k?kn??ai?i!?k!??ai?i!?(ak?1)?k!,其中0?ak?1?k,命题成立。

i?1i?1kk?1再证唯一性:

设n??ai?i!??bi?i!,不妨设aj?bj,j?min{i|ai?bi},即

i?1i?1kka1?1!?a2?2!?a3??3!?b1?1?b!2?2?b3!??, 3?!?假设a1?b1,a2?b2,a3?b3,则j=3。那么,因为ai与bi前j项相等,上式两边均减去前j项,即?aii!??bii!,即

i?ji?jajj!?aj?1(j?1)!?aj?2(j?2)!??bjj!?bj?1(j?1)!?bj?2(j?2)!?

将上式两边都除以(j?1)!,得

ajj!(j?1)!?aj?1?aj?2(j?2)??bjj!(j?1)!?bj?1?bj?(2j?2)?

可以看出,上式的余数为ajj!=bjj!与假设矛盾。因此ai是唯一的 1.11求证:nC(n-1,r)=(r+1)C(n,r+1) 证明:

左边=C(n,1)C(n-1,r) 右边=C(r+1,1)C(n,r+1)

=C(n,1)C(n-1,r+1-1) =C(n,1)C(n-1,r) =左边

所以等式成立。 1—12 试证: 证明:

(1+

?kC(n,k)?n2k?1nnn?1

=C(n,0)+C(n,1)x+C(n,2)x2+?+C(n,n)xn

两边求导,并令x=1代入

n(1+1)n?1=C(n,1)+C(n,2)x+C(n,3)x2+? +C(n,n)xn?1 n2

n?1??kC(n,k)

k?1n组合意义:

设有n个不同的小球,A,B两个盒子,A盒中恰好放1个球,B盒中可放任意个球.有两种方法放球:

第一种: 先从n个球中取k个球(k≥1),在从k中挑一个放入A盒,方案数共为?kC(n,k),其余放入B盒.

k?1n第二种: 先从n个球中任取一球放入A盒,剩下n-1个球每个球有两种可能,要么放入B盒,要么不放,故方案数为n2n?1, 显然相等.

1.13:有N个不同的整数,从中取出两组来,要求第一组的最小数大于第二组的最大数。

解:本题求取两组数的取法。

我们首先从N中去M个数(2<=M<=N),因为M个数是不同的,所以存在一个递增的序列A=a1,a2,a3,a4……aM (a1

1.14 6个引擎分列两排,要求引擎的点火顺序两排交错开来,试求从一个特定引擎开始有多少方案?

解: 设6个引擎分别为1、2、3、4、5、6

不失一般性,我们把1、2、3放在第一排,4、5、6放到第二排。 由题意知从一个特定引擎开始,不妨设从1开始,那么 (1)1开启之后,下一个开始点有4、5、6三种选择 (2)第二排的一个开启之后,下一个开始点有2,3两种选择 (3)然后第一排,第二排剩下俩,那么有两种选择 (4)然后第一排只剩一个,第二排只剩一个,所以就剩一种选择 所以,由乘法法则 方案数=3×2×2×1×1=12

1.15试求从1到1000000的整数中,0出现了多少次? 解:先考虑1到99 9999.

个位为零的整数出现99999×1次 为:10—999990 十位为零的整数出现9999×10次 为:101—999909 百位为零的整数出现999×100次 为:1000—999099 千位为零的整数出现99×1000次 为:10000—990999 万位为零的整数出现9×10000次 为:100000—909999 而100 0000本身有6个零

所以从1到1000000的整数中,0出现的次数为:

99999×1+9999×10+999×100+99×1000+9×10000+6=488895

1.16 n个完全一样的球放在r个有标志的盒子里面?n?r? ,无一空盒,问有多少种方案?

解:r个盒子无一空盒,说明先要从n个球中取出r个先放每个盒中一个; 余下n-r个无标志的球,放入r个有标志的盒子中,根据定理可以得出 结果是C?r?n?r?1,n?r??C?n?1,n?r? 。

1.17 n和r都是正整数,而且r?n,试证下列等式

?11) prn?nprn?1

2) prn?(n?r?1)prn?1 3) prn?nprn?1,r?n n?r4) prn?1?prn?rprn?1

?1r5) prn?1?r!?r(prn?1?prn?????p1r?1)

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