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组合理论及其应用 李凡长 课后习题 答案
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更新于2023-05-24
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组合理论及其应用 李凡长 课后习题 答案 1-5章 超级详细 下了不后悔
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1
第一章 排列组合
1、 在小于 2000 的数中,有多少个正整数含有数字 2?
解:千位数为 1 或 0,百位数为 2 的正整数个数为:2*1*10*10;
千位数为 1 或 0,百位数不为 2,十位数为 2 的正整数个数为:2*9*1*10;
千位数为 1 或 0,百位数和十位数皆不为 2,个位数为 2 的正整数个数为:
2*9*9*1;
故满足题意的整数个数为:2*1*10*10+2*9*1*10+2*9*9*1=542。
2、 在所有 7 位 01 串中,同时含有“101”串和“11”串的有多少个?
解:(1) 串中有 6 个 1:1 个 0 有 5 个位置可以插入:5 种。
(2) 串中有 5 个 1,除去 0111110,个数为
6
2
-1=14。
(或:
4
1
4
2
*2
=14)
(3)串中有 4 个 1:分两种情况:①3 个 0 单独插入,出去 1010101,共
5
3
-1
种;②其中两个 0 一组,另外一个单独,则有
2*)2,2(
4
1
5
2
P
种。
(4)串中有 3 个 1:串只能为**1101**或**1011**,故共 4*2 种。
所以满足条件的串共 48 个。
3、一学生在搜索 2004 年 1 月份某领域的论文时,共找到中文的 10 篇,英文的
12 篇,德文的 5 篇,法文的 6 篇,且所有的都不相同。如果他只需要 2 篇,
但必须是不同语言的,那么他共有多少种选择?
解:10*12+10*5+10*6+12*5+12*6+5*6
4、设由 1,2,3,4,5,6 组成的各位数字互异的 4 位偶数共有 n 个,其和为 m。
求 n 和 m。
解:由 1,2,3,4,5,6 组成的各位数字互异,且个位数字为 2,4,6 的偶数
均有 P(5,3)=60 个,于是:n = 60*3 = 180。
以 a
1
,a
2
,a
3
,a
4
分别表示这 180 个偶数的个位、十位、百位、千位数字之和,则
m = a
1
+10a
2
+100a
3
+1000a
4
。
因为个位数字为 2,4,6 的偶数各有 60 个,故 a
1
= (2+4+6)*60=720。
因为千(百,十)位数字为 1,3,5 的偶数各有 3*P(4,2) = 36 个,为 2,4,
6 的偶数各有 2*P(4,2) = 24 个,故
a
2
= a
3
= a
4
= (1+3+5)*36 + (2+4+6)*24 = 612。
因此, m = 720 + 612*(10 + 100 + 1000) = 680040。
5、 从{1,2,…,7}中选出不同的 5 个数字组成的 5 位数中,1 与 2 不相邻的数
字有多少个?
解:1 与 2 相邻:
)4,4(2
5
3
P
。故有 1 和 2 但它们不相邻的方案数:
)4,4(2)5,5(
5
3
5
3
PP
只有 1 或 2:
)5,5(2
5
4
P
没有 1 和 2:P(5,5)

2
故总方案数:
)4,4(2)5,5(
5
3
5
3
PP
+
)5,5(2
5
4
P
+ P(5,5)
6、 安排 5 个人去 3 个学校参观,每个学校至少一人,共有多少种安排方案?
解:方法一:有两种方案:①有两个学校只要一个人去,剩下的那个去 3 人;②
有两个学校去 2 人,剩下的去 1 人。故方案数为:(
2/2/
3
2
5
2
4
1
5
1
)*P(3,3)
=150。
方法二:
2
1
3
2
3
1
5
2
3
1
5
3
=150。
7、 现有 100 件产品,其中有两件是次品. 如果从中任意抽出 5 件,抽出的产品
中至多有一件次品的概率是多少?
解:无次品:
98
5
;
有一件次品:
98
4
2
1
因此,概率为(
98
5
+
98
4
2
1
)/
100
5
8、 有七种小球,每个小球内有 1~7 个星星。一次活动中,主办方随机发放礼
品盒,每个盒里放两个这样的小球,那么共有多少种这样的礼品盒?
解:方法一、
28
127
2
方法二、(7×7-7)/2+7=28
方法三、一个球是一星球,另一个球可以是一~七星球,故有 7 种;
一个球是二星球,另一个球可以是二~七星球,故有 6 种;
…………
一个球是七星球,另一个球可以是七星球,故有 1 种。
因此,共 7+6+…+1=28 种。
9、 服务器 A 接到发往服务器 B、C、D、E、F 的信包各 3 个,但它一次只能发
出一个信包。问共有多少种发送方式?如果发往服务器 B 的信包两两不能相
邻发出呢?
解:(1){3•B,3•C,3•D,3•E,3•F}的全排列
(2)其余 4 个服务器全排列,在插入 B 的三个:
!3!3!3!3
)!3333(
3
10、 有 m 个省,每省有 n 个代表,若从这 mn 个代表中选出 k(k≤m)个组
成常任委员会,要求委员会中的人来自不同的省,一共有多少种不同的选
法?
解:
m
k
•n
k
11、 7 对夫妇围一圆桌而坐,每对夫妇都不相邻的坐法有多少种?
解:7 个夫人先坐:7!/7
第一个丈夫不坐在他夫人旁边,则有 5 个地方可以坐;
第二个丈夫由于可以坐在第一个丈夫旁边,故有 6 个地方可以坐;

3
……………………
第 7 个丈夫有 11 分地方可以坐。
因此:5*6*7*8*9*10*11*7!/7=1197504000。
12、 设 S = {n
1
·a
1
, n
2
·a
2
,…,n
k
·a
k
},其中 n
1
= 1,n
2
+ n
3
+…+ n
k
= n,证明 S 的
圆排列的个数等于:
!!!
!
k
nnn
n
32
证明:S 的全排列为:
!!!
)!1(
21 k
nnn
n
因为要排成(n+1)圆,故圆排列数为
!!!
)!1(
21 k
nnn
n
/(n+1)=
!!
!
2 k
nn
n
13、 有 8 个大小相同的棋子(5 个红的 3 个蓝的),放在 12×12 的棋盘上,
每行、每列都只能放一个,问有多少种放法.
解:
)3,7()5,12(
7
3
12
5
PP
先放红的。选出 5 行出来
12
5
,列可任选为 P(12,6)。
再先放蓝的。选出 3 行出来
7
3
,列可任选为 P(7,3)。
14、 设 1≤r≤n,考虑集合{1,2,…,n}的所有 r 元子集及每个子集中的最小数,
证明这些最小数的算数平均数为
1
1
r
n
.
证明:r 元子集共
n
r
个,于是共有
n
r
个最小数。下面我们求出这些最小数之和。
如果 r 元子集中的最小数为 k,那么除 k 外的 r-1 个数只能从{k+1,k+2,…,n}
中取,有
kn
r
1
种取法,即以 k 为最小数的 r 子集有
kn
r
1
个,因此这些最小数
之和为
kn
r
rn
k
k
1
1
1
。于是平均数为
kn
r
rn
k
n
r
k
1
1
1
1
。
由
n
mn
n
m
和
1
1
n
m
n
m
n
m
有
rn
k
n
r
kn
r
kn
r
rn
k
kn
r
rn
k
rrrkn
1
1
1
11
1
1
1
1
)1(
n
r
rn
k
kn
r
nn )1()1(
1
1
1
上面两式相减得:
1
1
1
1
1
)1(
n
r
n
r
rn
k
kn
r
rnk

4
因此
kn
r
rn
k
n
r
k
1
1
1
1
=
1
1
r
n
。
15、 用二项式定理展开(4x - 3y)
8
.
解:
8
0
88
)3()4(
r
rr
r
yx
16、 (3y – 2z)
20
的展开式中,y
5
z
15
的系数是什么?
解:
15520
5
)2(3
17、 证明:
nnnnnn
531420
证明:该等式的组合意义是说,n 元集 S 的偶子集数与奇子集数相等。
现在我们任取 S 中的一个元 x。对 S 的任何一个偶子集 A
S,如果 x∈A,
则令 B=A-{x};否则,令 B=A∪{x}。B 显然是 S 的奇子集。不难证明这是
所有偶子集与所有奇子集之间的一一对应。所以,S 的偶子集数与奇子集数
相等。
18、 证明等式
n
0k
11)!(nk!k
并讨论其组合意义.
证明:(n+1)! = n*n!+n!
n! = (n-1)*(n-1)!+(n-1)!
………………
2! = 1*1!+1!
以上各式相加,整理得:(n+1)! = n+n!+(n-1)*(n-1)!+…+2*2!+1*1!+1
故
n
0k
11)!(nk!k
。
组合意义:将(n+1)个不同物体 a
1
,a
2
,…,a
n+1
放入(n+1)个不同的盒子
A
1
,A
2
,…,A
n+1
内的方法如下:
(a
1
不在 A
1
内)+(a
1
在 A
1
内但 a
2
不在 A
2
内)+(a
1
,a
2
分别在 A
1
,A
2
内但 a
3
不在 A
3
内)+……+(a
1
,a
2
,…, a
i
分别在 A
1
,A
2
,…, A
i
内但 a
i+1
不在 A
i+1
内)+……
+(a
1
,a
2
,…, a
n+1
分别在 A
1
,A
2
,…, A
n+1
内)
即:
n
0k
1k!k1)!(n
故
n
0k
11)!(nk!k
19、 证明:
!!!
)!(
knm
knm
nm
m
knm
k
证明:
!!!
)!(
!!
)!(
)!(!
)!(
knm
knm
nm
nm
nmk
knm
nm
m
knm
k

5
20、 证明:
mn0,
mn1
(-1)
k
m
n
mk
n
k
k-n
若
,若
.
证明:若 n=m:
n
m
n
n
n-nk
m
n
mk
n
k
k-n
(-1)(-1)
=1。
若 n>m:我们知道,(1+x)
n
=
k
n
0k
n
k
x
对该式两边求 m 阶导数:
mk
n
k
n
k
mn
x
mk
k
x
mn
n
)!(
!
)1(
)!(
!
0
乘以
!
2
m
x
knm
:
mkk
m
n
k
n
k
mnn
m
knm
xxx
0
2
)1(
令 x = -1:0 =
k
m
n
mk
n
k
k-n
(-1)
21、 证明下列等式:
(1)
m
0k
n
m
mn
k
kn
m-n
2
证明:
n
m
m
k
n
k
kn
m-n
)!()!(!
!
)!(!)!()!(
!)!(
kmmnk
n
knkkmmn
nkn
因此,
m
0k
n
m
mn
k
kn
m-n
2
(2)
1rn
m
ir
i
m
0i
in
im
证明:利用路径问题解决。
左边第 i 项相当于从点 c (-r-1,0)到点(-1,i),再经点(0,i),最后到达 b (n-m,m)
的所有路径数。而右边为从 c 到 b 的所有路径数。因此得证。
22、 证明:
2n
1n
2n
n
12n
1n
12n
1n
2n
n
1n
1
证明:
1
1
!!
)!2(
1n
1
2n
n
nnn
n
)1(!!
)!2(
)1()!1(!
2
2
)!2(
)!1(!)!1()!2(
!)!1()!12()!2()!1()!12(
)!2()!1(
)!12(
!)!1(
)!12(
12n
1n
12n
1n
nnn
n
nnnn
n
nnnn
nnnnnn
nn
n
nn
n
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