错位排列"(全错位)问题

答案:D(9 种)
这是"错位排列"(全错位)问题
4 个部门的经理轮岗,要求每位经理都不能留在原部门(必须去其他部门)。这正是数学里的错位排列(derangement):$n$ 个元素全部不在原位的排列数,记作 $D_n$。
用公式或递推求 $D_4$
公式:
$$D_n=n!\left(1-\frac{1}{1!}+\frac{1}{2!}-\frac{1}{3!}+\cdots+\frac{(-1)^n}{n!}\right)$$
代入 $n=4$:
$$D_4=4!\left(1-1+\frac{1}{2}-\frac{1}{6}+\frac{1}{24}\right)=24\times\frac{9}{24}=9$$
或用递推(好记):$D_1=0,\ D_2=1$,之后
$$D_n=(n-1)\big(D_{n-1}+D_{n-2}\big)$$
- $D_3=2(D_2+D_1)=2(1+0)=2$
- $D_4=3(D_3+D_2)=3(2+1)=9$ ✓
直接数一遍验证(记部门为 1234)
设经理原来在 1、2、3、4 号部门,求每人都换位的排法。以"1 号经理去哪"分类:
- 去 2:剩下情形有 3 种
- 去 3:3 种
- 去 4:3 种
每一类恰好 3 种,合计 $3\times3=9$ 种。
所以不同的轮岗方案共 9 种,选 D。
一个常用小结论:错位排列前几项 $D_1{=}0,\ D_2{=}1,\ D_3{=}2,\ D_4{=}9,\ D_5{=}44$,考试遇到"都不在原位"直接套用即可。
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