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排列組合3題

(以下解法若有錯誤,或另有更佳解法,敬請不吝提出)


1. 想法: 把所求分割成定義明確的互斥子集,常能簡化問題。


先考慮其中某三人 A,B,C,並將所求分割成 a. A∩B, A∩C, B∩C 皆相同; b. A∩B, A∩C, B∩C 皆相異 兩種情形。


a. A∩B, A∩C, B∩C 皆相同: 再分割成 D 是否選取了這個交集。


C(9,3)*3*C(6,2)*C(4,2)*(1*1 + 2³) =  204120


b. A∩B, A∩C, B∩C 皆相異: 再分割成 D 是否選取了某個交集(至多選取一個)。

C(9,3)*3*C(6,2)*2²*C(4,1)*[C(3,1)*1*C(3,1) + C(3,3)] = 604800


所求 = a. + b. = 808920



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(以下解法若有錯誤,或另有更佳解法,敬請不吝提出)


2. 想法: 符合題意之 2 x n 的方格,可衍生自符合題意之 2 x (n-1) 的方格,反之亦然,這暗示了本題使用遞迴關係的可行性。


將合題意之 2 x (n-1) 的方格最右行分為 a. 二白 與 b. 一黑一白,它們各自可向右一行衍生出 a. 1 個"二白"與 2 個"一黑一白",與 b. 1 個"二白"與 1 個"一黑一白" 之符合題意的 2 x n 方格


若 W,G 分別表示 2 x (n-1) 方格最右行 "二白" 與 "一黑一白" 的個數,則與 2 x n 方格的遞迴關係為 (W, G) → (W+G, 2W+G)。


以下由 2 x 1 方格開始:


(1, 2) → (3, 4) → (7, 10) → (17, 24) → (41, 58) → (99, 140) → (239, 338)


所求 = 239 + 338 = 577


(就本題而言,分成: 恰 0 個黑格,恰 1 個黑格,...,恰 7 個黑格討論,亦不失為一可行的方法)



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(以下解法若有錯誤,或另有更佳解法,敬請不吝提出)


想法: 利用等差級數和的性質,考慮正整數 n 的充要條件。


n = 等差級數和 = 中位數(M)*項數(N),因此 1 種接續正奇數之和表示法,對應 1 種"兩個正整數的乘積(M*N)",但反之不然,因為要符合:


1. 各項皆 >0,即 M > N-1。


2. 各項皆為奇數,即 M, N 奇偶性相同。


亦即,任取兩個奇偶性相同的正整數 M, N,即恰對應一個"接續正奇數之和表示法"。以下分為 a.  M, N 皆奇數,與 b. M, N 皆偶數 討論。


a.  M, N 皆奇數


以 n 的標準分解式思考: 考慮 n 可分為幾種"奇*奇"的情形與因數個數間的關係。因 n 恰可以表示成 5 種接續正奇數之和,即恰對應 5 組相異的 (M, N),亦即 n 恰有 10 或 9 個因數。


再考慮 n (<1000) 的標準分解式中質因數的冪次為 (1,4) 或 (2,2),得 n 有 5 個: 3⁴*5, 3⁴*7, 3⁴*11, 3²*5², 3²*7²


b.  M, N 皆偶數


以 n 的標準分解式思考: 考慮 n 可分為幾種"偶*偶"的情形與因數個數間的關係。


先各分 1 個 "2" 給 M 與 N,則剩下的部分必恰有 10 或 9 個因數 (方可構成 5 組"偶*偶")。再考慮 n/4 (<250) 的標準分解式中質因數的冪次為 (1,4) 或 (2,2),得 n /4 有 10 個: 2⁴*3, 2⁴*5, 2⁴*7, 2⁴*11, 2⁴*13, 2*3⁴, 2²*3², 2²*5², 2²*7², 3²*5²。


所求 = a. + b. = 15 (個)



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只有第 2 題確定答案正確,其他兩題沒把握。

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