錯排問題是組合數學發展史上的乙個重要問題,錯排數也是一項重要的數。令
的乙個錯排,如果每個元素都不在其對應下標的位置上,即
,那麼這種排列稱為錯位排列,或錯排、重排(derangement)。
我們從分析1 2 3 4的錯排開始:
1 2 3 4的錯排有:
4 3 2 1,4 1 2 3,4 3 1 2,
3 4 1 2,3 4 2 1,2 4 1 3,
2 1 4 3,3 1 4 2,2 3 4 1。
第一列是4分別與123互換位置,其餘兩個元素錯排。
1 2 3 4->4 3 2 1,
1 2 3 4->3 4 1 2,
1 2 3 4-> 2 1 4 3
第2列是4分別與312(123的乙個錯排)的每乙個數互換
3 1 2 4->4 1 2 3,
3 1 2 4->3 4 2 1,
3 1 2 4->3 1 4 2
第三列則是由另乙個錯排231和4換位而得到
2 3 1 4->4 3 1 2,
2 3 1 4->2 4 1 3,
2 3 1 4->2 3 4 1
上面的分析結果,實際上是給出一種產生錯排的結果。
為求其遞推關係,分兩步走:
第一步,考慮第n個元素,把它放在某乙個位置,比如位置k,一共有n-1種放法;
第二步,考慮第k個元素,這時有兩種情況:(1)把它放到位置n,那麼對於除n以外的n-1個元素,由於第k個元素放到了位置n,所以剩下n-2個元素的錯排即可,有
種放法;(2)第k個元素不放到位置n,這時對於這n-1個元素的錯排,有
種放法。
根據乘法和加法法則,綜上得到
特殊地,
。此外,存在
因此,。引用於:
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