Chào mừng quý vị đến với website của ...
Nếu chưa đăng ký, hãy nhấn vào chữ ĐK thành viên ở phía bên trái, hoặc xem phim hướng dẫn tại đây
Nếu đã đăng ký rồi, quý vị có thể đăng nhập ở ngay phía bên trái.
Đếm bằng truy hồi
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TRUY HỒI
ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN TỔ HỢP
TRẦN VĂN THƯƠNG
(GV THPT Phú Mỹ, Bà Rịa Vũng Tàu)
Bài toán tổ hợp là một loại toán khó và đã có nhiều phương pháp để giải chúng như phương pháp song ánh, phương pháp hàm sinh,…; bài viết này trình bày phương pháp truy hồi để giải một số bài toán đếm. Nội dung phương pháp này là thiết lập hệ thức truy hồi giữa phép đếm cần tính với
từ đó xác định
. Trong bài viết ta kí hiệu
là số phần tử của tập
.
Thí dụ 1( Romania 2003) Cho số nguyên dương . Có bao nhiêu số tự nhiên có
chữ số được lập từ các số thuộc tập
và chia hết cho 3?.
Lời giải
Gọi là tập tất cả các số tự nhiên có
chữ số lần lượt chia hết cho 3 và không chia hết cho 3 được lập từ các số
.
Xét một phần tử thuộc thì có 2 cách thêm vào chữ số cuối để được một phần tử của
và có 2 cách thêm vào chữ số cuối để được một phần tử của
.
Xét một phần tử thuộc thì có 1 cách thêm vào chữ số cuối để được một phần tử của
và có đúng 3 cách thêm vào chữ số tận cùng để được một phần tử của
.
Vậy
Đặt thì từ
suy ra
thay vào
ta được
Từ suy ra
( do
).
.
. Vậy có
số tự nhiên thỏa mãn yêu cầu bài toán.
Thí dụ 2. Từ các số thuộc tậpcó thể lập được bao nhiêu số tự nhiên có
chữ số mà
trong mỗi số đó đều chứa một số lẻ chữ số 1 và một số chẵn chữ số 2 ( là số nguyên dương cho trước).
Lời giải
Kí hiệu là tập tất cả các số tự nhiên có
chữ số được lập từ các số của tập
và
lần lượt là tập tất cả các số tự nhiên có
chữ số được lập từ các số của tập
mà trong mỗi số đó lần lượt chứa ( lẻ các chữ số 1, chẵn các chữ số 2);( lẻ các chữ số 1, lẻ các chữ số 2); ( chẵn các chữ số 1, lẻ các chữ số 2);( chẵn các chữ số 1, chẵn các chữ số 2).
Dễ thấy đôi một rời nhau và
do đó
.Ta có
.
Dễ thấy .
Xét một phần tử thuộc , ta thực hiện phép biến đổi: giữ nguyên các chữ số khác 1 và 2, các chữ số 1( nếu có) đổi thành 2 và các chữ số 2( nếu có) đổi thành 1 ta được một phần tử của
, nếu lấy một phần tử thuộc
và cũng thực hiện phép biến đổi trên ta được một phần tử của
. Phép biến đổi này là một song ánh từ tập
vào tập
nên
, do đó từ
suy ra
Kí hiệu
Từ ta có được
( do
).Vậy
.
Thí dụ 3.(BRVT-2010) Cho số nguyên dương . Có bao nhiêu số tự nhiên có
chữ số, trong mỗi số đó các chữ số đều lớn hơn 1 và không có hai chữ số khác nhau cùng nhỏ hơn 7 đứng liền nhau.
Lời giải
Kí hiệu là tập tất cả các số tự nhiên có
chữ số thỏa mãn đề bài,
là các tập con của
theo thứ tự các số có tận cùng nhỏ hơn 7; các số có tận cùng lớn hơn 6.
Ta có .
Lấy một phần tử thuộc bỏ đi chữ số tận cùng ta được một phần tử của
, ngược lại lấy một phần tử của
.
Nếu tận cùng nhỏ hơn 7 ( thuộc) thì chỉ có một cách thêm vào chữ số cuối để được một phần tử của
và có đúng 3 cách thêm vào chữ số cuối để được một phần tử của
.
Nếu tận cùng lớn hơn 6 ( thuộc ) thì có 5 cách thêm vào chữ số cuối để được một phần tử của
và đúng 3 cách thêm vào chữ số cuối để được một phần tử của
.
Từ các lập luận trên ta có .
Từ và
suy ra
Kí hiệu ta có
.
Ta có
.
Dễ thấy, ta tìm
. Xét
.
Nếu thì có 4 cách chọn
.
Nếu thì có 8 cách chọn
.
Vậy ,do đó
.
Thí dụ 4. Có người ngồi thành một hàng ngang vào
chiếc ghế. Hỏi có bao nhiêu cách lập hàng mới cho
người đó mà trong mỗi cách lập hàng mới: mỗi người hoặc giữ nguyên vị trí của mình, hoặc đổi chỗ cho người liền bên trái, hoặc đổi chỗ cho người liền bên phải.
Lời giải
Đánh số thứ tự vị trí các ghế từ trái qua phải là
Gọi là số cách lập hàng mới cho
người thỏa mãn đề bài.
Dễ thấy .
Với
Xét một cách lập hàng mới thỏa mãn điều kiện. Có hai loại hàng được lập:
Loại 1: Người ở vị trí số 1 giữ nguyên vị trí. Rõ ràng số hàng được lập loại này là cách.
Loại 2: Người ở vị trí số 1 đổi chỗ, khi đó người ở vị trí số 1 chỉ có thể xếp vào vị trí số 2 và người ở vị trí 2 phải chuyển sang vị trí 1. Số hàng loại này là .
Từ đó ta có .
Vậy .
Từ đây dễ dàng tìm được .
Nguyễn Tất Thu @ 11:28 01/04/2014
Số lượt xem: 9897
hí dụ 5.( IMO-2011) Giả sử
là một số nguyên. Cho một cái cân đĩa và
quả cân có trọng lượng
Lời giải
Gọi
là số cách thực hiện việc đặt
quả cân lên đĩa thỏa mãn yêu cầu đề ra.
Xét cách đặt
quả cân có trọng lượng
.
Do
nên trong mọi cách đặt cân thỏa mãn thì quả cân có trọng lượng
luôn được đặt ở đĩa cân bên trái.
Nếu quả cân
được chọn để đặt cuối cùng ( chỉ có một cách đặt, vì quả
chỉ đặt lên đĩa bên trái ) và số cách đặt
quả cân còn lại là
.
Nếu quả cân
được đặt ở bước thứ
(
). Do có
cách chọn
, và trong trường hợp này quả cân có trọng lượng
có 2 cách đặt ( đặt lên đĩa bên phải hay đĩa bên trái đều thỏa mãn) , do đó số cách đặt
quả cân trong trường hợp này là
. Vậy ta có hệ thức truy hồi
.
Ta có
nên
.
Thí dụ 6. Cho số nguyên dương
. Xét tập
. Tìm số các tập con
của tập
mà mỗi tập con đó có tính chất: Nếu
là hai phần tử khác nhau của
và có tổng là một lũy thừa của 2 thì đúng một trong hai phần tử
này thuộc
.
Lời giải
Ta gọi một tập thỏa yêu cầu bài toán là một tập tốt.
Với mỗi số nguyên
, gọi
là tập hợp gồm tất cả các tập tốt thỏa mãn yêu cầu bài toán.
Chẳng hạn với
ta có
, trong
chỉ có hai số
và 3 thỏa
nên
.
Kí hiệu
, ta có
.
Xét một tập tốt
, khi đó
với
là một tập tốt của
và
là một tập con nào đó của tập
.
Ta đếm số tập tốt không chứa phần tử
của
bằng cách đếm số khả năng thêm mỗi phần tử của tập
vào
. Ta viết các phần tử này dưới dạng
.
Nếu
thì không thể thêm phần tử
vào
( do
là một tập tốt).
Nếu
thì chắc chắn phải thêm phần tử
vào
( do
là một tập tốt).
Do đó mỗi phần tử của
chỉ có một khả năng duy nhất để thêm vào một tập nào đó của
. Từ đây suy ra số tập tốt của
không chứa
là
.
Dễ thấy
là một tập tốt thuộc
trong đó
là một tập tốt của
không chứa phần tử
, do đó số tập tốt có chứa phần tử
của
cũng là
.
Vậy
; kết hợp với
ta có
.
Cuối cùng là một số bài tập để các bạn luyện tập.
1. Có bao nhiêu xâu nhị phân có độ dài
trong đó không có hai bít 1 đứng cạnh nhau.
2. (APMO-1997) Giả sử
là tập hợp tất cả các bộ
trong đó
là một tập con của
. Hãy tính
.
3. Có bao nhiêu số tự nhiên
thỏa mãn các điều kiện:
a)
có 2012 chữ số.
b) Tất cả các chữ số của
đều lẻ.
c) Hiệu hai số liên tiếp bất kì của
luôn bằng 2.
4. ( JapanMO 2007) Có 15 tấm thẻ được đánh số từ 1 đến 15. Có bao nhiêu cách chọn ra một số tấm thẻ ( ít nhất 1 tấm) sao cho tất cả các số ghi trên các tấm thẻ này đều lớn hơn hoặc bằng số tấm thẻ được chọn.
5.( IMO -1979) Giả sử
và
là hai đỉnh đối diện của một bát giác đều. Một con ếch bắt đầu nhảy từ
. Tại mỗi đỉnh của bát giác ( trừ đỉnh
), mỗi cú nhảy con ếch chỉ có thể nhảy tới hai đỉnh kề với nó. Khi con ếch nhảy vào đỉnh
thì nó bị mắc kẹt ở đó. Cho trước số nguyên dương
. Hỏi với
cú nhảy, có bao nhiêu cách để con ếch nhảy vào đỉnh
?
6.( VMO- 2009) Cho số nguyên dương
. Kí hiệu
là tập hợp
số nguyên dương đầu tiên. Hỏi có tất cả bao nhiêu tập con
của
có tính chất: Trong
không tồn tại các số
mà
.
( Tập rỗng được coi là một tập có tính chất trên).