IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )

 
Ответить в эту темуОткрыть новую тему
> Раскладка камешков по кучкам, Общая комбинаторная задача
derwis
сообщение 23.8.2007, 13:45
Сообщение #1


Новичок
*

Группа: Продвинутые
Сообщений: 4
Регистрация: 23.8.2007
Город: Tiberias. Israel



Здравствуйте, уважаемые профессионалы и специалисты

Проконсультируйте, пожалуйста, нематематика. Сколькими способами можно
разложить семь камешков по пяти кучкам (нумерованным)? Общее решение: любое число
камешков по любым фиксированным числам кучек? Если кого-нибудь не затруднит, то можно
ответить по *****@bezeqint.net
Спасибо
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
venja
сообщение 23.8.2007, 14:39
Сообщение #2


Доцент
******

Группа: Преподаватели
Сообщений: 3 615
Регистрация: 27.2.2007
Город: Екатеринбург
Вы: преподаватель



Камешки различимы?
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
derwis
сообщение 31.8.2007, 14:00
Сообщение #3


Новичок
*

Группа: Продвинутые
Сообщений: 4
Регистрация: 23.8.2007
Город: Tiberias. Israel



Камешки не несут на себе номеров и иных признаков, делающих их различимыми
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
venja
сообщение 31.8.2007, 18:50
Сообщение #4


Доцент
******

Группа: Преподаватели
Сообщений: 3 615
Регистрация: 27.2.2007
Город: Екатеринбург
Вы: преподаватель



Получил такой ответ :
Число сочетаний из 11 по 7.

Более полный ответ с выводом полученной формулы для общего случая напишу завтра. Сейчас поду смотреть футбол - начался суперкубок!
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
A_nn
сообщение 31.8.2007, 19:03
Сообщение #5


Ассистент
****

Группа: Преподаватели
Сообщений: 720
Регистрация: 26.2.2007
Город: СПб
Вы: преподаватель



Цитата(venja @ 31.8.2007, 22:50) *
Получил такой ответ :
Число сочетаний из 11 по 7.


Иными словами число сочетаний с повторениями из 7 по 5 (IMG:style_emoticons/default/smile.gif)
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
venja
сообщение 1.9.2007, 7:29
Сообщение #6


Доцент
******

Группа: Преподаватели
Сообщений: 3 615
Регистрация: 27.2.2007
Город: Екатеринбург
Вы: преподаватель



Цитата(derwis @ 23.8.2007, 19:45) *

Сколькими способами можно
разложить семь камешков по пяти кучкам (нумерованным)? Общее решение: любое число
камешков по любым фиксированным числам кучек?


Цитата(derwis @ 31.8.2007, 20:00) *

Камешки не несут на себе номеров и иных признаков, делающих их различимыми


Цитата(A_nn @ 1.9.2007, 1:03) *

Иными словами число сочетаний с повторениями из 7 по 5 (IMG:style_emoticons/default/smile.gif)


После того, как я получил конечную формулу, возникла мысль, что открываю Америку (хотя это тоже интересно!). Уж очень красивая формула получилась. Дома хороших учебников нет, а в справочнике Бронштейна-Семендяева увидел, что такая же формула описывает число сочетаний с повторениями. Раньше я о таких не знал. Прочитал о сочетаниях с повторениями в этом справочнике, но, честно говоря, мало что понял, тем более не осознал применимость к данной задаче. Но задача изначально показалась мне очень интересной, а процесс поиска решения доставил удовольствие. Поэтому (и не только) привожу свое решение.
Сразу (как Вы и хотели) обобщим задачу (заодно заменим камешки и кучки более привычными шарами и ящиками):

Сколькими способами можно разложить k НЕРАЗЛИЧИМЫХ шаров по n пронумерованным ящикам ( номерами 1,2,…,n).

Обозначим через P(n,k) число способов, которыми можно разложить k НЕРАЗЛИЧИМЫХ шаров по n пронумерованным ящикам ( номерами 1,2,…,n). Нужно найти формулу для P(n,k). Выведем сначала рекуррентную формулу. В первом ящике может находится 0,1,…,k шаров. Суммируем количества вариантов по всем этим случаям.
1) Посчитаем число вариантов для случая, когда в первом ящике шаров не оказалось (0 шаров). Тогда осталось посчитать число вариантов, которыми можно оставшиеся шары (их опять k штук) раскидать по оставшимся (n-1) ящикам. По нашему соглашению число таких вариантов по нашим обозначениям есть P(n-1,k).
2) Посчитаем число вариантов для случая, когда в первом ящике находится 1 шар. Тогда осталось посчитать число вариантов, которыми можно оставшиеся шары (их k-1 штук) раскидать по оставшимся (n-1) ящикам. По нашему соглашению число таких вариантов по нашим обозначениям есть P(n-1,k-1).
3) Посчитаем число вариантов для случая, когда в первом ящике находятся 2 шара. Тогда осталось посчитать число вариантов, которыми можно оставшиеся шары (их k-2 штук) раскидать по оставшимся (n-1) ящикам. По нашему соглашению число таких вариантов по нашим обозначениям есть P(n-1,k-2).
.
.
.

k+1) Посчитаем число вариантов для случая, когда в первом ящике находится все k шаров. Тогда осталось посчитать число вариантов, которыми можно оставшиеся шары (их 0 штук) раскидать по оставшимся (n-1) ящикам. По нашему соглашению число таких вариантов по нашим обозначениям есть P(n-1,0) (ясно, что вариант такой один – по 0 шаров в каждый ящик).
Итак, получили рекурентную формулу:

(*) P(n,k)=P(n-1,k)+ P(n-1,k-1)+ P(n-1,k-2)+…+ P(n-1,0)

Ясно, что для любого k: P(1,k)=1.
Тогда по (*)

P(2,k)=P(1,k)+ P(1,k-1)+ P(1,k-2)+…+ P(1,0) = k+1
P(3,k)=P(2,k)+ P(2,k-1)+ P(2,k-2)+…+ P(2,0) = (k+1)+k+…+1=(k+1)*(k+2)/2 (арифм. прогр.)
P(4,k)=P(3,k)+ P(3,k-1)+ P(3,k-2)+…+ P(3,0) = =(k+1)*(k+2)/2 + k*(k+1)/2+…+1*2/2=(k+1)*(k+2)*(k+3)/6 (вывел).

Просматривается такая формула
P(n,k)=[k+1]*[k+2]*…*[k+(n-1)]/(n-1)!
Более компактно эта формула может быть записана в виде (убедитесь)

(**) P(n,k)=С(k+n-1,k)

Справа число сочетаний из k+n-1 по k. Для уверенности проверил ее для случая трех шаров и трех ящиков. По (**) получаем 10. Непосредственно перебираем варианты:
300,210,201,120,102,111,030,003,021,012
- те же 10 вариантов.
Но (**) надо доказать строго.
Докажем ее индукцией по n c учетом (*).

n=1 – верно.

Пусть формула (**) выполнена для числа n (т.е. выполнено (**) для всех натуральных k и данного числа n), докажем, что она верна для n : = n+1, т.е. что выполняется:

P(n+1,k)=С(k+n,k).

По (*) и (**) получаем:

P(n+1,k)=P(n,k)+ P(n,k-1)+ P(n,k-2)+…+ P(n,0)=С(k+n-1,k)+ С(k+n-2,k-1)+…+ С(n-1,0)= С(k+n,k) (есть такая формула для такой суммы в свойствах биномиальных коэффициентов).

Что и требовалось доказать. Итак, справедлива формула (**). Америка открыта!

P.S. Nutik, рад Вашему возвращению (IMG:style_emoticons/default/rolleyes.gif) . Буду рад, если проясните про сочетания с повторениями.
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
A_nn
сообщение 1.9.2007, 8:29
Сообщение #7


Ассистент
****

Группа: Преподаватели
Сообщений: 720
Регистрация: 26.2.2007
Город: СПб
Вы: преподаватель



Можно так.
Значит, k шаров и n ящиков.
Шары заменяем ноликами (k штук), ящички - разделительными единичками (n-1 штука). Т.е. например запись 0011101 Будет соответствовать тому, что в 1-м ящике 2 шарика, в 4-м 1, а остальные ящички пусты. И задача сводится к расстановке k нулей на (к+n-1) местах.
Но, к сожалению, этот метод придумала не я, так что Вам, venja, искренне завидую.
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
venja
сообщение 1.9.2007, 10:26
Сообщение #8


Доцент
******

Группа: Преподаватели
Сообщений: 3 615
Регистрация: 27.2.2007
Город: Екатеринбург
Вы: преподаватель



Спасибо!
Попробую разобраться.
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
derwis
сообщение 5.9.2007, 18:38
Сообщение #9


Новичок
*

Группа: Продвинутые
Сообщений: 4
Регистрация: 23.8.2007
Город: Tiberias. Israel




Благодарю Всех тех, кто не жалел жара участия в поисках ответа на заданный вопрос.
Вместе с тем винюсь и прошу простить в том, что не сказал, что 0 камешков не рассматриваются (вот что значит не математик). Нет пустых множеств.
Сам тоже искал решения, и нашел способ перегородок. Вами это тоже приводится. Мой ответ: сочетания по 4 перегородки из 6 перегородок. Всего способов раскладки 7 шаров по 5 ящикам -- 15.
Не ошибся ли я?
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
A_nn
сообщение 6.9.2007, 7:50
Сообщение #10


Ассистент
****

Группа: Преподаватели
Сообщений: 720
Регистрация: 26.2.2007
Город: СПб
Вы: преподаватель



Нет, 15 - это что-то, по-моему, маловато.
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
Ботаник
сообщение 12.9.2007, 5:20
Сообщение #11


Аспирант
***

Группа: Активисты
Сообщений: 414
Регистрация: 1.3.2007
Город: Люберцы
Вы: другое



Цитата(derwis @ 5.9.2007, 23:08) *
0 камешков не рассматриваются

А разве это не очевидно? Замена кучек на ящики неправомерна - пустой ящик он всё равно ящик, а вот кучка без шаров быть не может. Предлагаю так:
1) берём 5 шаров и делаем 5 кучек по одному камушку: С(5,7)=21
2) оставшиеся 2 камушка распределяем по 5 кучкам: С(2,5)=10
Всего получаем 210 способов.
Покритикуете? (IMG:style_emoticons/default/blush.gif)
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
derwis
сообщение 12.9.2007, 13:54
Сообщение #12


Новичок
*

Группа: Продвинутые
Сообщений: 4
Регистрация: 23.8.2007
Город: Tiberias. Israel



Как бы убедиться формулой, а то на камушках получается: 5 камешков по 5 кучкам - один способ, 6 камешков - 5 способов...
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
A_nn
сообщение 12.9.2007, 14:29
Сообщение #13


Ассистент
****

Группа: Преподаватели
Сообщений: 720
Регистрация: 26.2.2007
Город: СПб
Вы: преподаватель



Цитата(Ботаник @ 12.9.2007, 9:20) *

А разве это не очевидно? Замена кучек на ящики неправомерна - пустой ящик он всё равно ящик, а вот кучка без шаров быть не может. Предлагаю так:
1) берём 5 шаров и делаем 5 кучек по одному камушку: С(5,7)=21
2) оставшиеся 2 камушка распределяем по 5 кучкам: С(2,5)=10
Всего получаем 210 способов.
Покритикуете? (IMG:style_emoticons/default/blush.gif)

Ну да, с пустыми кучками - согласна, не кучка.
Но по поводу п.2 - тут уж они не пусты, так что все же соч.ч повторениями.
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения

Ответить в эту темуОткрыть новую тему
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



- Текстовая версия Сейчас: 19.4.2024, 3:23

Книжки в помощь: "Сборник заданий по высшей математике" Кузнецов Л.А., "Сборник заданий по высшей математике" Чудесенко В.Ф., "Индивидуальные задания по высшей математике" Рябушко А.П., и другие.




Зеркало сайта Решебник.Ру - reshebnik.org.ru