问题 2(念珠问题)
将 5 块相异的宝石串成一圈,作成一个念珠串,共有几种串法呢?
蒂蒂
:“念珠……这个看起来好像环状排列。这样的话,用环状排列的公式可以得到
种可能的排列方式。因为
,所以是 24 种啰?”
我 :“不,答案不对哦!”
蒂蒂 :“……怎么会呢?”
我 :“前面 5 个人入座圆桌座位,与这里 5 块相异的宝石串成的念珠串,两者具有相当大的差异。”
蒂蒂 :“……”
我 :“圆桌没办法翻面,但念珠可以翻面。所以,在圆桌的例子中被视为相异的入座方式,在念珠的例子中可能被视为相同的串法。”
在圆桌的例子中,这两种入座方式相异
在念珠的例子中,这两种串法相同
蒂蒂 :“原来如此。所以计算念珠串有几种串法,不可以用和圆桌的入座方式一样的算法啰!会出现重复计算。”
我 :“应该不难发现,这种算法的答案刚好是念珠串真正串法的 2 倍。因为当我们用环状排列的算法来计算念珠串的串法时,会将翻面后与另一种相同的串法,视为两种不同的串法。所以环状排列的答案,在这里还要再除以 2。”
蒂蒂
:“好的。也就是说,念珠串的串法有
种可能啰!”
解答 2(念珠问题)
将 5 块相异的宝石串成一圈,作成一个念珠串,共有 12 种串法。
(若将本题视为环状排列,则可以得到 24 种串法,然而任意一种串法翻面,会与另一种串法相同,故最后 24 要再除以 2。)
我 :“没错,答案正确。这是一种将未知问题回归至已知问题的方法,看出来了吗?”
蒂蒂 :“啊,是的,看得出来。就是先将念珠问题转换成环状排列问题,得到答案后再除以 2,对吧?”
我 :“没错,环状排列这件武器马上就派上用场了。”
蒂蒂 :“不过,我还不太会用这件武器。”
我 :“将念珠问题一般化,就是所谓念珠排列。排列、环状排列、念珠排列,三者有密切关联。”
蒂蒂 :“啊,原来这种排列也有名字啊!”
念珠排列的排列数
当
个相异圆珠排成念珠串时,共有
种排列方式(翻面后相同的排列方式视为一种)。