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隔板法解排列组合问题

2025-10-29 08:55:37

问题描述:

隔板法解排列组合问题,跪求好心人,拉我一把!

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2025-10-29 08:55:37

隔板法解排列组合问题】在排列组合问题中,有一类问题是将若干相同的物品分配给不同的对象,且每个对象至少获得一个物品。这类问题可以通过“隔板法”来解决。隔板法是一种直观、高效的数学方法,尤其适用于“不可区分的物品分给可区分的对象”的情况。

一、什么是隔板法?

隔板法的基本思想是:将n个相同的物品排成一行,在它们之间插入k-1个隔板,从而将这些物品分成k组。每组代表一个对象所获得的物品数量。

例如,有5个相同的苹果,要分给3个小朋友,每人至少1个,那么可以使用隔板法进行计算。

二、隔板法的应用条件

条件 是否满足
物品是否相同
对象是否不同
每个对象至少得到1个物品
是否允许空组 否(若允许空组,则需调整公式)

三、隔板法的公式

当n个相同的物品分给k个不同的对象,每个对象至少得到1个物品时,其方法数为:

$$

C(n-1, k-1)

$$

其中,$ C $ 表示组合数。

四、隔板法的典型例题与解答

题目 解答步骤 答案
将6个相同的球分给3个盒子,每个盒子至少1个球 将6个球排成一行,中间插入2个隔板,即从5个位置中选2个放隔板 $ C(5,2) = 10 $
将8个相同的糖果分给4个小朋友,每人至少1个 在7个空隙中选择3个放隔板 $ C(7,3) = 35 $
将10个相同的书分给5个书架,每个书架至少1本 在9个空隙中选择4个放隔板 $ C(9,4) = 126 $

五、隔板法的变体(允许空组)

如果题目允许某些对象分得0个物品,那么可以先给每个对象“预发”一个物品,再使用隔板法。或者直接使用以下公式:

$$

C(n+k-1, k-1)

$$

例如,将6个相同的球分给3个盒子,允许空盒:

$$

C(6+3-1, 3-1) = C(8,2) = 28

$$

六、总结

项目 内容
方法名称 隔板法
适用场景 相同物品分给不同对象,至少每人1个
核心思想 插入隔板划分物品组
基本公式 $ C(n-1, k-1) $
变体公式(允许空组) $ C(n+k-1, k-1) $
优点 简洁直观,适合初学者理解
注意事项 明确是否允许空组,避免误用公式

通过掌握隔板法,可以快速解决许多排列组合中的分配问题。建议多做练习,熟练掌握其应用方式。

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