排列组合问题

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(1)概率计算的一个相对万金油的做法即是,转化为对立事件;

1. 爸爸去哪儿中的3对父子站成一排,各自父子之间不能相邻,比如石头不能和郭涛挨着,以此类推,共有几种站法?

不妨假设三对父子分别是:Aa,Bb,Cc;

我们通过逐个遍历位置的方式计算最后的排列数:

  • 第一个位置没有任何限制,可能的站法为 6;(不失一般性的,以 A 为例)
  • 第二个位置有两个限制,1. 不能为第一个位置上的人,2. 不能为其儿子(或者父亲),则可能的站法为 4;(不失一般性的,以 B 为例)
  • 第三个位置出现一些不一样了,要分情况讨论了, 
    • 如果与第一个位置上的人有亲缘关系(a),则后续的情况为 2
    • 如果与第一个位置上的人没有情缘关系(2种选择,C/c),则后续的情况为4
6×4×2+6*4*2*2*2=240

2. 五个人(ABCDE)排位,均不在其位的排列数是多少?

没有特别好的方法,就只能是罗列每一种情况,而每一种情况又有可能对应不同的后续情况,不要怕麻烦,也不是太麻烦。

  • A 不在其位,则可能在B、C、D、E,则有四种可能,假设为 B; 
    • B 有可能坐在 A,则 C、D、E 只有两种排列,4×2
    • B 也有可能坐在 C、D、E,以 C 为例, 
      • C 坐在 A,D、E,只有一种排列,4 × 3 × 1
      • C 坐在 D、E(以D为例),D、E也只有一种排列,4×3×2

4×2+4×3+4×3×2=44

其实这是一个典型的错排数问题,即所有的元素都不在原来的位置上,

错排数公式为: D(n)=(n-1)[D(n-1)+D(n-2)];   D(1)=0; D(2)=1。

也可以是:D(n) = n![(-1)^2/2! + … + (-1)^(n-1)/(n-1)! + (-1)^n/n!].

3. 假设在一段高速公路上,30 分钟内见到(有)汽车经过的概率是 0.95, 则10分钟内见到(有)汽车经过的概率是?

思路:对立事件。

30分钟见到有汽车经过,可以是1俩,也可以是多辆,其对立事件则一辆都没有,概率为 1-0.95=0.05.

30分钟内,一辆都没有的概率是0.05,10分钟内一辆都没有的概率是? 

 30分钟有车的概率是0.95,那么30分钟没有车的概率就是0.05,我们可以这么理解,30分钟没有车就相当于3个10中分钟连续没有车,并且每个10分钟都是独立的,设10分钟内有车通过的概率为x,那么列出公式有:(1-x)³=0.05,1-x=0.368,x=0.632.于是,有车通过的概率就是0.632.

 也可以这样理解:由已知条件,对任意的30分钟,概率均为0.95,则知其分布为均匀分布,那么0.95/30*10
1(10.05)130.63
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