组合数学习题解答

第一章：

1.2. 求在1000和9999之间各位数字都不相同，而且由奇数构成的整数个数。

解：由奇数构成的4位数只能是由1，3，5，7，9这5个数字构成，又要求各位数字都不相同，因此这是一组从5个不同元素中选4个的排列，所以，所求个数为：P(5,4)=120。

1.4. 10个人坐在一排看戏有多少种就坐方式？如果其中有两人不愿坐在一起，问有多少种就坐方式？

解：这显然是一组10个人的全排列问题，故共有10！种就坐方式。如果两个人坐在一起，则可把这两个人捆绑在一起，如是问题就变成9个人的全排列，共有9！种就坐方式。而这两个人相捆绑的方式又有2种（甲在乙的左面或右面）。故两人坐在一起的方式数共有2*9！，于是两人不坐在一 起的方式共有 10！- 2*9！。

1.5. 10个人围圆桌而坐，其中两人不愿坐在一起，问有多少种就坐方式？ 解：这是一组圆排列问题，10个人围圆就坐共有10

!

10 种方式。 两人坐在一起的方式数为9

!

92⨯

,故两人不坐在一起的方式数为：9！-2*8！。

1.14. 求1到10000中，有多少正数，它的数字之和等于5？又有多少数字之和小于5的整数？

解：(1)在1到9999中考虑，不是4位数的整数前面补足0， 例如235写成0235,则问题就变为求： x 1+x 2+x 3+x 4=5 的非负整数解的个数，故有 F （4，5）=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-+=515456 (2)分为求：

x 1+x 2+x 3+x 4=4 的非负整数解，其个数为F （4，4）=35 x 1+x 2+x 3+x 4=3 的非负整数解，其个数为F （4，3）=20 x 1+x 2+x 3+x 4=2 的非负整数解，其个数为F （4，2）=10 x 1+x 2+x 3+x 4=1 的非负整数解，其个数为F （4，1）=4 x 1+x 2+x 3+x 4=0 的非负整数解，其个数为F （4，0）=1 将它们相加即得，

F （4，4）+F （4，3）+F （4，2）+F （4，1）+F （4，0）=70。

第二章：

2.3. 在边长为1的正三角形任意放置5个点，则其中至少有两个点的距离≤1/2。 解：将边为1的正三角形分成边是为1/2的四个小正三角形，将5个点放入四个小正三角形中，由鸽笼原理知，至少有一个小正三角形中放有2个点，而这两点的距离≤1/2。 1/2

1/2 1/2

2.5. 在图中，每个方格着红色或蓝色，证明至少存在两列有相同的着色。

解：每列着色的方式只可能有224⨯=种，现有5列，由鸽笼原理知，至少有二列着色方式相同。 ⎪

2.7. 一个学生打算用37天总共60学时自学一本书，他计划每天至少自学1学时，证明：无论他怎样按排自学时间表，必然存在相继的若干天，在这些天其自学总时数恰好为13学时。

解：设1a 是第一天自学的时数，2a 是第一，二天自学的时数的和，j a 是第一，二，… ，第j 天自学时数的和，1,2,,37j =⋅⋅⋅⋅⋅⋅

于是，序列1237,,,a a a ⋅⋅⋅⋅⋅⋅是严格递增序列(每天至少一学时)，而且，1371,60a a ≥= 于是序列13713,,13a a +⋅⋅⋅⋅⋅⋅+也是严格递增的序列，故371373a +=

因此74个数137137,,13,,1373a a a a ⋅⋅⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+=都在1和73两个整数之间，由鸽笼原理知，这74个数中必有两个是相等的，由于1237,,,a a a ⋅⋅⋅⋅⋅⋅中任何两数都不相等，故

13713,,13a a +⋅⋅⋅⋅⋅⋅+中任何两个数也是不相等的，因此，一定存在两个数,i j 使得 1313i j i j a a a a =+→-=

因此，在1,2,,j j i ++⋅⋅⋅⋅⋅⋅这些天中，这个学生自学总时数恰好为13。 ⎪

2.10. 证明：在任意52个整数中，必存在两个数，其和或差能被100整除。 证明：设52个整数a 1，a 2，….，a 52被100除的余数分别为r 1，r 2，….，

r 52,而任意一整数被100除可能的余数为0，1，2，….,99，共100个，它可分为51个类：{0}，{1，99}，{2，98}，…..{49，51}，{50}。因此，将51个类看做鸽子笼，则由鸽笼原理知，将r 1，r 2，….，r 52 个鸽子放入51个笼中，，至少有两个属于同一类，例如r i ,r j,于是r i =r j

或r i +r j =100,这就是说a i —a j 可100整除，或a i + a j 可被100整除。

第三章

3.2. 求1到1000中既非完全平方又非完全立方的整数个数。

解：设S ＝{1,2,…,1000};1A 表示1到1000中完全平方数的集合，则1A 表示1到1000中不是完全平方数的集合；2A 表示1到1000中完全立方数的集合，则2A 表示1到1000

中不是完全立方数的集合。

故__

2__

1A A 表示1到1000中既非完全平方又非完全立方的整数的集合，由容斥原理（（3.5）式）知：

2

12121A A A A S A A +--= (3.5)

其中

||S ＝1000，

1||31A ==,

2||10A == 21A A 表示1到1000中既是完全平方又是完全立方的数的集合，故

21A A ==3,

将以上数值代入(3.5)式得

21A A ＝1000－(31+10)+3=962

故1到1000中既非完全平方又非完全立方的整数个数为962。

3.8. 在所有的n 位数中，包含数字3，8，9但不包含数字0，4的数有多少？

解：除去0，4，则在1，2，3，5，6，7，8，9这8个数字组成的n 位数中，

令S 表示由这8个数字组成的所有n 位数的集合。则|S|=8n

. P 1表示这样的性质：一个n 位数不包含3； P 2表示这样的性质：一个n 位数不包含8； P 3表示这样的性质：一个n 位数不包含9；

并令A i 表示S 中具有性质P i 的元素构成的集合（i=1,2,3）。

则A A A 321 表示S 中包含3，又包含8，又包含9的所有n 位数的集合。 由容斥原理（（3.5）式）得

|321A A A |=||||||||3213

1

A A A A

A A S j

i j

i

i i

-+-∑∑≠= （3.5）

而

7

77321,,n

n n A A A ===

666323121,,n

n

n

A A A A A A ===

53

21n

A A A =

，

代入（3.5）式得