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La combinatoria/variación de la cena problema

Estoy atascado en el siguiente desafío matemático. La situación es la siguiente:

Cuando seis parejas a organizar algunas cenas, se llevará a cabo en una mesa rectangular con seis lugares en cada uno de los lados. Ya que uno nunca debe sentarse delante de su compañero o compañera, estos lugares están contados. ¿Cuál es el número de cenas que se puede organizar si el 12 personas nunca deben sentarse en el mismo lugar durante la última cena?

Me examinó de cerca este problema varias veces y creo que es una variación con repitition, pero me atoré con las condiciones descritas anteriormente.

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GmonC Puntos 114

Usted puede hacer esto mediante la inclusión-exclusión. Es como el famoso alteraciones problema, aunque la fórmula es más complicado, y parece ser que no hay relación directa entre los resultados.

Para $0\leq k\leq n$ que nos permiten contar el número de maneras en que un subconjunto específico de $k$ de las parejas será uno frente al otro (a no preocuparse acerca de si otras parejas). Las mujeres de los $k$ las parejas pueden elegir sus lugares en $2n(2n-2)\ldots(2n-2k+2)=2^kn^{\underline k}=2^k\binom nkk!$ formas, su pareja, no tienen otra opción; no permanece $(2n-2k)!$ permutaciones para el resto de las $(n-k)$ de la gente. Ahora también hay que tener en cuenta que el subconjunto de $k$ de las parejas puede ser elegido en $\binom nk$ maneras. Luego de inclusión-exclusión dice que debemos sumar todo esto con un signo de $(-1)^k$ conectado $$ f(n)=\sum_{k=0}^n(-1)^k\binom nk2^k\binom nkk!(2n-2k)! $$ Esto nos permite calcular $f(6)=278\,323\,200$ rápidamente.


La fórmula se puede simplificar. Se puede observar que a $2^nn!$ divide $f(n)$, lo cual está relacionado con el hecho de que el centraliser en el grupo $S_{2n}$ de la involución que intercambiadores de cada par de opuestos lugares, actúan sobre el conjunto de soluciones. Este factor $2^nn!$ se divide cada término de nuestra suma, que podemos hacer evidente mediante la extracción de $(2n-2k)!$ un factor de $2^{n-k}(n-k)!$ (el producto de los factores) dejando un cociente $q(n)=\prod_{i=1}^n(2i-1)$ (a veces escrito $(2n-1)!\!!$, pero yo no); los productos de $2^k2^{n-k}=2^n$ $\binom nkk!(n-k)!=n!$ pueden ser extraídos a partir de la suma, dando $$ f(n)=2^nn!\sum_{k=0}^n(-1)^k\binom nkq(n-k). $$ La suma puede ahora ser reconocida como la inversa del binomio de transformación de la secuencia de $(q(n))_{n\in\Bbb N}=(1,1,3,15,105,495,10395, 135135, \ldots)$, la cual puede ser calculada por aplicar repetidamente el avance operador diferencia a la secuencia $$ \matriz{ 1&&1&&3&&15&&105&&945&&10395\\ &0&&2&&12&&90&&840&&9450&\\ &&2&&10&&78&&750&&8610&\\ &&& 8 && 68 &&672 &&7860\\ &&&&60&&604&&7188\\ &&&&&544&&6584\\ &&&&&&6040 } $$ a partir de la cual uno puede leer que $f(6)=2^6\times6!\times6040$, que es, de hecho, el número de me informó antes. La secuencia de $\left(\frac{f(n)}{2^nn!}\right)_{n\in\Bbb N}=(1, 0, 2, 8, 60, 544, 6040, 79008,\ldots)$ es A053871.

Tenga en cuenta que la secuencia de alteración de los números (subfactorials) es similar a la inversa binomio de transformación de la secuencia de $(n!)_{n\in\Bbb N}$ de los factoriales.

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vonbrand Puntos 15673

Asiento de las 6 a las mujeres en un lado. Esto se puede hacer en $6!$ maneras. Ahora el asiento de los hombres, esto se puede hacer en $D_6$ formas (en este caso $D_n$ es el número de alteraciones). Si usted también considerar la posibilidad de que los asientos de las mujeres al azar en ambos lados de la mesa, otro factor de $2^6$. En todos los:

$$6! \cdot D_6 \cdot 2^6$$

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andy.gurin Puntos 1516

Por simplicidad, se asume hombre-mujer de las parejas, y discutir bajo dos condiciones:

(a) los hombres-las mujeres deben sentarse enfrente del otro.

(b) los hombres-las mujeres no necesitan (pero podría) sentarse enfrente del otro.

La única condición es que las parejas no pueden sentarse enfrente del otro.

Caso (a) ha sido tratada por vonbrand y estoy de acuerdo con la respuesta. Es el caso (b) que ha venido demostrando una molestia.

Hay 6 pares de asientos que están uno frente al otro. Supongamos $k$ de ellos asiento parejas.

Los asientos para el $k$ de las parejas puede ser elegido en $\binom6{k}$ formas,
y las parejas pueden ser colocados en $_6P_k$ maneras.

El resto de los $(12-k)$ puede ser colocado en $\frac{(12-k)!}{2^{(n-k)}}$ formas

La aplicación de la inclusión-exclusión, formas con ninguna de las parejas frente a

$ = 12!/2^6$ - formas con al menos un par opuesto + formas con al menos 2 parejas opuesto ...

$$= \sum_{k=0}^6(-1)^k\cdot\binom{6}{k}\cdot \;_6P_k\frac{(12-k)!}{2^{(6-k)}} = 4,348,800$$

No he permutada objetos entre los dos lados. Si usted quiere hacer eso, multiplicar por $2^6$

Supongo que el interrogador podría haber tenido el problema más sencillo en mente, pero este era más divertido !

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David Basarab Puntos 25852

ESTA RESPUESTA ES ERRÓNEA POR REBECCA COMENTARIO DE ABAJO. Dejando para el legado sólo a razones.

NOTA: Esta respuesta supone que los hombres y las mujeres deben sentarse uno frente al otro (siempre y cuando no se sientan a través de sus socios). Si las mujeres pueden sentarse enfrente de otras mujeres, esta respuesta no se aplica.

Puedes asiento de las 6 mujeres en 12*11*10*9*8*7 o 665,280 maneras.

En teoría, los hombres pueden llenar el resto de los 6 sillas en 6! o 720 maneras, pero muchas de estas formas sería poner a un hombre a través de su esposa. Sólo 265 de estas formas son las "alteraciones" donde ningún hombre se sienta enfrente de su esposa.

Así, el número total de maneras en que se 665,280*265 = 176,299,200 maneras.

He interpretado "si el 12 personas nunca deben sentarse en el mismo lugar durante la última cena" como significado: está bien si 10 personas se sientan en el mismo lugar de la última cena, a condición de que todos los 12 de la gente no ocupan el mismo sillas como lo hicieron en la última cena.

La otra interpretación es que una persona no puede ocupar el mismo presidente dos veces, en cuyo caso no podría ser en la mayoría de los 12 cenas.

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andy.gurin Puntos 1516

RESPUESTA DESCARTADO, QUE SE CONSERVA SÓLO PARA REFERENCIA

No hay ninguna regla que prohíbe cualquier acuerdo distinto de las parejas sentados uno frente al otro.

Considere la posibilidad de una fila de 12 asientos. Formas en que ninguna de las parejas sentarse juntos se pueden encontrar a través de la inclusión-exclusión, el tratamiento de las parejas sentados juntos como "flippable individuos", (es decir, un único objetos), por lo tanto

$12! - \binom61\cdot2^1\cdot11! + \binom62\cdot2^2\cdot10! - .....$ $$= \sum_{j=0}^6(-1)^j\cdot\binom{6}{j}\cdot 2^j\cdot(12-j)! = 168422400$$

Ahora vamos a las personas en numeración impar sillas permanecen,
y cambio el resto opuesto, de modo que $1$$2,\;\;3$$4$ .... están uno frente al otro.

Explicación más detallada:

Puede ser más fácil de entender, si nos imaginamos las dos filas numeradas
$01-02-03-04-05-06$
$07-08-09-10-11-12$

para ser intercalados en una fila
$01-07-02-08-03-09-04-10-05-11-06-12$,
y simplemente contar cuántas maneras hay para el asiento de las personas, de manera que ninguna pareja está junta.

La respuesta obtenida para un recuento ha sido confirmado en OEIS

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