錯排問題


錯排問題是組合數學中的問題之一。考慮一個有\(n\)個元素的排列,若一個排列中所有的元素都不在自己原來的位置上,那么這樣的排列就稱為原排列的一個錯排\(n\)個元素的錯排數記為\(D_n\)。 研究一個排列錯排個數的問題,叫做錯排問題或稱為更列問題

最早研究錯排問題的是尼古拉·伯努利和歐拉,因此歷史上也稱為伯努利-歐拉的裝錯信封的問題。這個問題有許多具體的版本,如在寫信時將\(n\)封信裝到\(n\)個不同的信封里,有多少種全部裝錯信封的情況?又比如四人各寫一張賀年卡互相贈送,有多少種贈送方法?自己寫的賀年卡不能送給自己,所以也是典型的錯排問題。

對於\(D_n\),第一個元素不能在第一個位置上故有\(n-1\)種類情況。假設第一個元素在\(k\)的位置上,有兩種情況

  • \(k\)個元素在第一個上面,則此時的情況為\(n-2\)個元素的錯排
  • \(k\)個元素不在第一個上面,則此時的情況為剩下的\(n-1\)個元素的錯排

所以我們得到了一個遞推公式,\(D_n=(n-1)\times (D_{n-1}+D_{n-2}),(n > 2)\)

常見的幾個值

\(D_{0}=0\) \(D_{6}=265\)
\(D_{1}=0\) \(D_{7}=1854\)
\(D_{2}=1\) \(D_{8}=14833\)
\(D_{3}=2\) \(D_{9}=133496\)
\(D_{4}=9\) \(D_{10}=1334961\)
\(D_{5}=44\) \(D_{11}=14684570\)


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