6 votos

El número de permutaciones de $9$ personas de tres nacionalidades en la que no hay dos personas de la misma nacionalidad son adyacentes

$9$ diferentes personas debe ser puesto en una fila.

Tres de ellos son de nacionalidad $X$, tres son de $Y$, y las tres restantes son de $Z$.

En cuántas combinaciones no habrá dos personas de la misma nacionalidad sentados uno al lado del otro?

A mi entender:

No podía encontrar un modelo a seguir que son pocos los que ya están ocupados. Como, si en el primer asiento es ocupado por una persona de nacionalidad $X$ a continuación, el siguiente asiento puede ser ocupado por $6$ otras personas de $Y$ o $Z$, y, a continuación, el árbol crece donde me parece que no puede tener un control.

Todas las sugerencias serán apreciados.

4voto

N. F. Taussig Puntos 8718

Si usted no está familiarizado con la Inclusión-Exclusión Principio, observar que no se $\binom{6}{3}$ formas de organizar tres $X$s y tres $Y$s (haciendo caso omiso de las permutaciones de los individuos dentro de un país, por ahora). Considerar a aquellos que comienzan con $X$.

$\color{red}{XXXYYY}$

$\color{blue}{XXYXYY}$

$\color{blue}{XXYYXY}$

$\color{green}{XXYYYX}$

$\color{blue}{XYXXYY}$

$XYXYXY$

$\color{brown}{XYXYYX}$

$\color{blue}{XYYXXY}$

$\color{brown}{XYYXYX}$

$\color{green}{XYYYXX}$

No es posible insertar tres $Z$s en el arreglo de $\color{red}{XXXYYY}$ a separar las $X$s y $Y$s.

En los arreglos $\color{green}{XXYYYX}$$\color{green}{XYYYXX}$, sólo hay una forma de insertar la $Z$s para separar el $X$s y $Y$s desde una $Z$ debe ser insertado donde dos consecutivos idénticos letras aparecen.

En los arreglos $\color{blue}{XXYXYY, XXYYXY, XYXXYY, XYYXXY}$ dos $Z$s debe ser utilizado para separar consecutivos de cartas idénticas. Una vez hecho esto, nos quedamos con cinco lugares para insertar el resto de $Z$. Por ejemplo, con la disposición a $\color{blue}{XZXYXYZY}$, el resto de las $Z$ puede ser insertado en uno de los espacios indicados por un cuadrado.

$\color{blue}{\square XZX \square Y \square X \square YZY \square}$

En los arreglos $\color{brown}{XYXYYX}$$\color{brown}{XYYXYX}$, $Z$ debe ser insertado en el fin de separar consecutivos de cartas idénticas. Para asegurarse de que cartas idénticas están separados, debemos elegir dos de los seis espacios adyacentes a $X$ o $Y$ pero no $Z$ en el que se inserta el resto de $Z$s. Por ejemplo, en la disposición de las $XYXYZYX$, se debe elegir dos de los espacios indicados por una plaza en la que insertar el resto de $Z$s.

$\color{brown}{\square X \square Y \square X \square YZY\square X\square}$

En el arreglo de $XYXYXY$, se deberá elegir tres de los siete espacios indicados por una plaza en la que insertar el $Z$s.

$\square X \square Y \square X \square Y \square X \square Y \square$

Por simetría, hay un número igual de determinados acuerdos en aquellas permutaciones creado por intercambiando los roles de $X$$Y$.

Finalmente, se observa que dentro de cada uno de estos acuerdos, las personas de la misma nacionalidad puede ser permutada en $3!$ maneras, por lo que debemos multiplicar el número permisible de los arreglos de tres $X$s, tres $Y$s, y tres $Z$s por $(3!)^3$.

3voto

N. F. Taussig Puntos 8718

Hay $9!$ formas de organizar nueve personas. A partir de estos, se deben excluir aquellos asientos en los que dos personas del mismo país están sentados en asientos contiguos.

Un par de adyacente a la gente: Tenemos tres maneras de elegir la nacionalidad de la pareja. Tenemos $\binom{3}{2}$ formas de elegir a la gente de esa nacionalidad que forman el par. Tenemos $2$ formas de organizar a la gente dentro de la pareja. Por último, tenemos ocho objetos de organizar, a la par, y las otras siete personas, por lo que hay $$\binom{3}{1}\binom{3}{2}2!8!$$ tales asientos.

Dos pares adyacentes a la gente: Hay dos posibilidades, ambas parejas son de la misma nacionalidad (por lo que las tres personas de esa nacionalidad sentarse en asientos consecutivos) o son de diferentes nacionalidades.

Ambos pares son de la misma nacionalidad: Tenemos tres maneras de elegir la nacionalidad que se sienta junto y a $3!$ formas de organizar a las personas de esa nacionalidad en una fila. Eso nos deja con siete objetos de arreglar, el bloque de tres personas de una nacionalidad, y las otras seis personas. Por lo tanto, tenemos $$\binom{3}{1}3!7!$$ tales asientos.

Dos pares de diferentes nacionalidades: Tenemos tres maneras de escoger el nacionalidades a partir de la cual las parejas seleccionadas. En cada caso, tenemos $\binom{3}{2}$ formas de seleccionar a dos personas de esa nacionalidad para sentarse juntos y $2$ maneras de colocarlos dentro de la pareja. Eso nos deja con siete objetos de organizar, a los dos pares y las otras cinco personas. Por lo tanto, hay $$\binom{3}{2}^32!^27!$$ tales asientos.

Tres pares adyacentes a la gente: de Nuevo, tenemos dos casos a considerar. Ya tenemos dos pares de una nacionalidad y un par de distinta nacionalidad o tres pares de diferentes nacionalidades.

Dos pares de una nacionalidad y un par de nacionalidad diferente: Tenemos tres maneras de seleccionar la nacionalidad de los cuales dos pares adyacentes de la gente viene, $3!$ formas de organizar a las personas de esa nacionalidad, dos formas de elegir la nacionalidad de los restantes pares, $\binom{3}{2}$ formas para elegir a los miembros de esa nacionalidad que se sientan en los asientos adyacentes, y $2$ formas de organizar esas personas dentro de la pareja. Eso nos deja con seis objetos para organizar, el bloque de tres personas de una nacionalidad, la pareja de otra nacionalidad, y las otras cuatro personas. Por lo tanto, hay $$\binom{3}{1}3!\binom{2}{1}\binom{3}{2}2!6!$$ tales asientos.

Tres pares de diferentes nacionalidades: debemos elegir dos personas de cada nacionalidad que se sientan en asientos contiguos y organizar las dos personas dentro de cada par. Esto nos deja con seis objetos de organizar, a los tres pares y las otras tres personas. Por lo tanto, tenemos $$\binom{3}{2}^32!^36!$$ tales asientos.

Cuatro pares de las personas de la misma nacionalidad: de Nuevo, tenemos dos casos. O bien hay dos nacionalidades con dos pares adyacentes a la gente o no es una nacionalidad con dos pares adyacentes a la gente y un par de adyacente a la gente de cada una de las otras nacionalidades.

Dos nacionalidades con dos pares adyacentes a la gente: Tenemos que elegir dos de las tres nacionalidades. Dentro de cada nacionalidad, cada tres personas deben ser adyacentes, por lo que se pueden organizar en $3!$ maneras, dentro de sus bloques. Eso nos deja con cinco objetos a organizar, los dos bloques de tres personas de una nacionalidad y el de otras tres personas. Por lo tanto, hay $$\binom{3}{2}3!^25!$$ tales asientos.

Una nacionalidad con dos pares adyacentes de personas y otras dos nacionalidades con un par de adyacente a la gente: Tenemos tres maneras de escoger la nacionalidad de los cuales dos pares adyacentes de personas son atraídas y $3!$ formas de organización de la gente de esa nacionalidad. Para cada una de las otras dos nacionalidades, tenemos $\binom{3}{2}$ formas para elegir a dos personas de la misma nacionalidad para sentarse en asientos contiguos y $2$ maneras de colocarlos dentro de la pareja. Esto nos deja con cinco objetos a organizar, el bloque de tres personas de una nacionalidad, los dos pares, y las otras dos personas. Por lo tanto, hay $$\binom{3}{1}3!\binom{3}{2}^22!^25!$$ tales asientos.

Cinco pares adyacentes a la gente: debemos tener dos nacionalidades con dos pares adyacentes a la gente y a una nacionalidad con un par de adyacente a la gente. Hay $\binom{3}{2}$ formas de elegir las nacionalidades con dos pares adyacentes a la gente. Desde las tres personas de esas nacionalidades deben ser adyacentes, hay $3!$ formas de organizar a la gente de cada una de esas nacionalidades. Hay $\binom{3}{2}$ formas para elegir a dos personas de la tercera nacionalidad que se sientan juntos y $2$ maneras de colocarlos dentro de la pareja. Esto nos deja con cuatro objetos de organizar, a los dos bloques de tres personas, el par, y el resto de los individuales. Por lo tanto, tenemos $$\binom{3}{2}3!^2\binom{3}{2}2!4!$$ tales asientos.

Seis pares adyacentes a la gente: hay que tener dos pares adyacentes a la gente de cada nacionalidad. Por lo tanto, las tres personas de cada nacionalidad, deben ser adyacentes. Tenemos $3!$ formas de organizar las nacionalidades y $3!$ formas de organizar el bloque de tres personas dentro de cada nacionalidad. Por lo tanto, hay $$3!^4$$ tales asientos.

Por la Inclusión-Exclusión Principio, hay $$9! - \binom{3}{1}\binom{3}{2}2!8! + \binom{3}{1}3!7! + \binom{3}{2}^32!^27! - \binom{3}{1}3!\binom{2}{1}\binom{3}{2}2!6! - \binom{3}{2}^32!^36! + \binom{3}{2}3!^25! + \binom{3}{1}3!\binom{3}{2}^22!^25! - \binom{3}{2}3!^2\binom{3}{2}2!4! + 3!^4$$

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