錯排

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「錯排問題」係組合數學入邊嘅一個問題。考慮一個有 n 個元素嘅排列,如果一個排列當中所有嘅元素都唔喺自己原本嘅位置上嘅話,咁呢種排列就叫做原排列嘅一個「錯排」。 n 個元素嘅錯排數記做 !n 。研究一個排列錯排個數嘅問題,就叫做「錯排問題」或者叫「更列問題」。 最早研究錯排問題嘅有尼古拉·伯努利歐拉,因此歷史上都叫做伯努利-歐拉嘅「裝錯信封問題」。呢個問題有好多具體嘅版本,例如寫信嗰陣將 n 封信裝入 n 個唔同嘅信封裡面,有幾多種全部裝錯信封嘅情況?又例如四個人各自寫一張賀年卡互相送禮,有幾多種送禮嘅方法?自己寫嘅賀年卡唔可以送比自己,所以都係典型嘅錯排問題。

計法[編輯]

錯排全排列中嘅機率係趨於 ,所以錯排嘅排法總共有 種。

簡單證明[編輯]

呢個問題可以用一句說話嚟簡單形容:「n 樣嘢均勻隨機調位,啱啱好 0 個命中自己嘅機率」。

假設 n 足夠大,咁每樣嘢命中返自己嘅機率都趨向 ,唔命中自己嘅機率就趨向

所以 n 樣嘢都唔命中自己嘅機率就趨向

而根據 e 嘅定義,可以得出

所以「n 樣嘢均勻隨機調位,啱啱好 0 個命中自己嘅機率」趨向 (只要 n 足夠大)。

延伸問題[編輯]

咁可以延伸出另一個問題,就係:「n 樣嘢均勻隨機調位,啱啱好 k 個命中自己嘅機率」。

因為除咗命中自己嗰 k 個之外,其他全部都唔可以命中自己,上面已經證明咗,唔命中自己嗰啲嘅機率趨向

而命中自己嗰 k 個一定唔可以調位置,因為本來命中,掉咗位置就會變成唔命中,即係乘多咗 ,所以要除返佢。

所以「n 樣嘢均勻隨機調位,啱啱好 k 個命中自己嘅機率」趨向

特別嘅情況係,當 k = n 時:

好明顯只有一種情況會全部命中自己,機率係

當 k = n - 1 時:

因為 n - 1 個都命中自己,淨返嗰 1 個一定會命中自己,所以機率係


驗算機率總和係咪等於 1 。假設 n 好大,咁機率總和就係:


睇埋[編輯]