最近每天都有同學在解題社群提問這類型的問題,有些同學甚至po出解答來提問,表示看了解答卻還是看不懂,畢竟有時候「詳解」也沒辦法完整表達所有觀念。
排列組合是一門龐大的章節,許多人聞排組而色變,但排列組合的本質其實還是「窮舉法」,也就是把全部的可能通通列出來,只是很多地方我們可以透過計算讓窮舉變得更容易一些。
在講解之前,先小小帶一下排列組合的觀念。
題目中強調A只要在B的左方就好,可以不相鄰,代表A和B之間可以夾雜其他字母。
例如DACFEB 這樣是可行的。
我們先來算算其他比較常見的情況。
如果題目變成A一定要在B左邊且AB相鄰的話,計算起來會直觀很多,看作是:
AB、C、D、E、F 五組在排列,組合數為5!=1×2×3×4×5=120種
而如果只看AB相鄰,不在乎左右的話,組合數還要再×2(因為AB可以互換位置)
=240種
接下來切回正題。
題目提到的A在B左方要怎麼處理呢?關鍵的一步就是:將AB視為同物。
就是把題目當成A、A、C、D、E、F來排列。
題目中出現相同字母的排列稱為「不盡相異物」的排列。
以上述A、A、C、D、E、F為例,我們先將兩個A標記為A1與A2,這樣6個字母排列的組合數=6!=720種。這720種當中,我們挑出其中兩組:
這兩種情況只有A1、A2位置相反而已,但1和2其實是剛剛標記上去的,事實上這兩個字母都是A,也就是說,我們把C、A、F、E、A、D這1種組合不小心算成了2種組合。
在題目沒有其他關於CDEF的條件之下,每1種組合都不小心被算成2種,所以最後答案要再除以2!也可以直接記作AA不能排列(2個相同數字所以除以2!)。
為什麼固定順序的題型可以當作不盡相異物排列?
是因為題目的「順序」已經終結了他們排列的機會,一樣沿用上面的例子,在ABCDEF任意排列的720種組合當中,取其中兩組來討論:
在CDEF固定的情況下,為符合題意,(1)(2)才符合。
所以每兩組都會有一組是A在B左方、另一組是A在B右方,所以答案要再除以2!,變成360種。
6個字母→6!
2個字母有順序→除以2!
→6!/2!=360#
題目:一間電視台要播放ABCDEF六部節目,如果A節目一定要在B和C之前播放完畢,請問有幾種播放組合?
答案:240種。
作法:
6個字母→6!
3個字母有順序→除以3!
B和C可交換→乘以2!
→(6!÷3!)×2!=240#