全錯位排列:即被著名數學家尤拉(Leonhard Euler,1707-1783)稱為組合數論的一個妙題的“裝錯信封問題”。
“裝錯信封問題”是由當時最有名的數學家約翰·伯努利(Johann Bernoulli,1667-1748)的兒子丹尼爾·伯努利(DanidBernoulli,1700-1782)提出來的,大意如下:
一個人寫了n封不同的信及相應的n個不同的信封,他把這n封信都裝錯了信封,問都裝錯信封的裝法有多少種?
公式證明
n個相異的元素排成一排a1,a2,...,an。則ai(i=1,2,...,n)不在第i位的排列數為:
證明:
設1,2,...,n的全排列t1,t2,...,tn的集合為I,而使ti=i的全排列的集合記為Ai(1
則Dn=|I|-|A1∪A2∪...∪An|.
所以Dn=n!-|A1∪A2∪...∪An|.
注意到|Ai|=(n-1)!,|Ai∩Aj|=(n-2)!,...,|A1∩A2∩...∩An|=0!=1。
由容斥原理:
Dn=n!-|A1∪A2∪...∪An|=n!-C(n,1)(n-1)!+C(n,2)(n-2)!-C(n,3)(n-3)!+...+(-1)^nC(n,n)*0!
=n!(1-1/1!+1/2!-1/3!+...+(-1)^n*1/n!)
全錯位排列:即被著名數學家尤拉(Leonhard Euler,1707-1783)稱為組合數論的一個妙題的“裝錯信封問題”。
“裝錯信封問題”是由當時最有名的數學家約翰·伯努利(Johann Bernoulli,1667-1748)的兒子丹尼爾·伯努利(DanidBernoulli,1700-1782)提出來的,大意如下:
一個人寫了n封不同的信及相應的n個不同的信封,他把這n封信都裝錯了信封,問都裝錯信封的裝法有多少種?
公式證明
n個相異的元素排成一排a1,a2,...,an。則ai(i=1,2,...,n)不在第i位的排列數為:
證明:
設1,2,...,n的全排列t1,t2,...,tn的集合為I,而使ti=i的全排列的集合記為Ai(1
則Dn=|I|-|A1∪A2∪...∪An|.
所以Dn=n!-|A1∪A2∪...∪An|.
注意到|Ai|=(n-1)!,|Ai∩Aj|=(n-2)!,...,|A1∩A2∩...∩An|=0!=1。
由容斥原理:
Dn=n!-|A1∪A2∪...∪An|=n!-C(n,1)(n-1)!+C(n,2)(n-2)!-C(n,3)(n-3)!+...+(-1)^nC(n,n)*0!
=n!(1-1/1!+1/2!-1/3!+...+(-1)^n*1/n!)