设n是正整数,如果1,2,3,…,2n的一个排列x1,x2,x3,…,x2n满足:在{1,2,…2n-1}中至少有一个i

设n是正整数,如果1,2,3,…,2n的一个排列x1,x2,x3,…,x2n满足:在{1,2,…2n-1}中至少有一个i使得|xi-xi+1|=n,则称排列x1,x2,x3,…,x2n具有性质P.
(Ⅰ)当n=2时,写出4个具有性质P的排列;
(Ⅱ)求n=3时不具有性质P的排列的个数;
(Ⅲ)求证:对于任意n,具有性质P的排列比不具有性质P的排列多.
杯子里的陷阱 1年前 已收到1个回答 举报

kingkyoking 幼苗

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解题思路:(I)根据x1,x2,x3,…,x2n具有性质P定义,可得n=2时,只要1,3或2,4相邻即可;
(II)当n=3时,1,2,3,4,5,6的全排列数为
A
6
6
; 1,4;2,5;3,6三对数中,至少有一对相邻的排列数为
C
1
3
A
2
2
A
5
5
;至少有两对相邻
C
2
3
A
2
2
A
2
2
A
4
4
;三对全相邻
A
3
3
A
2
2
A
2
2
A
2
2
,相减可得答案.
(III)记A={(x1,x2,x3,…,x2n)|(x1,x2,x3,…,x2n)具有性质P},B={(x1,x2,x3,…,x2n)|(x1,x2,x3,…,x2n)不具有性质P},C={(x1,x2,x3,…,x2n)|恰有某一个i使得|xi-xi+1|=n,i≠1},分析A中元素与B中元素个数的关系,可得答案.

(I)当n=2时,具有性质P的排列有:
(2,1,3,4);(2,3,1,4);(4,1,3,2),(4,3,1,2)
(II)当n=3时,1,2,3,4,5,6的全排列数为
A66; 1,4;2,5;3,6三对数中,至少有一对相邻的排列数为
C13
A22
A55;至少有两对相邻
C23
A22

A22A44;三对全相邻
A33
A22

A22A22
所以,n=3时不具有性质P的排列的个数共有:
A66-
C13
A22
A55-
C23
A22

A22A44-
A33
A22

A22A22=240;
证明:(III)记A={(x1,x2,x3,…,x2n)|(x1,x2,x3,…,x2n)具有性质P}
B={(x1,x2,x3,…,x2n)|(x1,x2,x3,…,x2n)不具有性质P}
C={(x1,x2,x3,…,x2n)|恰有某一个i使得|xi-xi+1|=n,i≠1}
显然C是A的子集,而且(n+1,1,2,…,n,n+2,…,2n)∈A,(n+1,1,2,…,n,n+2,…,2n)∉C,
所以C是A的真子集,所以A中元素个数大于C中元素个数;
考虑B中任一元素(y1,y2,y3,…,y2n),则|y2-y1|≠n,因此与y1相差n的数一定是某个yk,(k>2)
把y1放到yk的左边得到一个新排列(y2,y3,…,yk-1,y1,yk,…,y2n),这个排列一定是C的元素,
作映射(y1,y2,y3,…,y2n),→(y2,y3,…,yk-1,y1,yk,…,y2n),
不难证明这是一一对应,所以C中元素个数等于B中元素个数
综上A中元素个数大于B中元素个数
即对于任意n,具有性质P的排列比不具有性质P的排列多

点评:
本题考点: 排列、组合的实际应用.

考点点评: 本题考查的知识点是排列,组合,正确理解新定义x1,x2,x3,…,x2n具有性质P的含义,是解答的关键.

1年前

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