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隔板模型是一种组合数学中的计数方法,用于解决将相同物品分配给不同对象的问题,其中每个对象至少得到一个物品。以下是隔板模型的计算方法:
公式
如果有 `n` 个相同的物品要分给 `m` 个不同的对象,且每个对象至少得到一个物品,那么分配方法的总数可以通过组合数公式计算:
C(n - 1, m - 1) = (n - 1)! / [(m - 1)! * ((n - m))!]
其中 `!` 表示阶乘,即一个正整数的阶乘是所有小于或等于该数的正整数的乘积。
应用条件
所有物品必须完全相同。
所有物品必须分完,不允许有剩余。
每个对象至少分到一个物品。
例题解析
# 例1:7个相同的糖果分给3个小朋友,每人至少分一块
`n = 7`(糖果数量)
`m = 3`(小朋友数量)
每个小朋友至少分一块,意味着我们先给每个小朋友一块,剩下 `7 - 3 = 4` 块糖果需要分配。
此时问题转化为:将4个相同的糖果分给3个小朋友,没有最少分配量的限制。
应用隔板模型公式:`C(4 + 3 - 1, 3 - 1) = C(6, 2)`
计算结果:`C(6, 2) = 6! / (2! * 4!) = (6 * 5) / (2 * 1) = 15`
所以有15种分配方法。
# 例2:
12支相同的笔分给4名老师,每人至少2支
`n = 12`(笔的数量)
`m = 4`(老师的数量)
每位老师至少分得2支,意味着我们先给每位老师两支,剩下 `12 - 4 * 2 = 4` 支笔需要分配。
此时问题转化为:将4支相同的笔分给4名老师,每位老师可以得到0支或多支。
应用隔板模型公式:`C(4 + 4 - 1, 4 - 1) = C(7, 3)`
计算结果:`C(7, 3) = 7! / (3! * 4!) = (7 * 6 * 5) / (3 * 2 * 1) = 35`
所以有35种分配方法。
总结
隔板模型通过在元素之间或两端插入隔板来划分元素,从而计算分配方法的总数。需要注意的是,插入隔板的位置有限制,必须确保每个对象至少得到一个元素,并且所有元素都被分配完毕