以圖形分層遞降方式探討整數分割方法數
從圖形分層遞降觀點找硬幣排列與方塊堆疊的遞迴關係式,可用流程圖找方法數。 一、將n個硬幣排成k列排法Bk(n) 種,共A(n)種 (一) 找出B1(n)=1, B2(n)=[n-1/2], B3(n) 。 (二) 從圖形解釋Bk(n)=Bk(n-k)+Bk-1(n-k) : (三) Bk(n)拆為k-1列的關係式: Bk(n)=Bk-1(n-k)+Bk-1(n-2k)+…+Bk-1(n-tk) 二、將n個硬幣遞減排成k列排法Qk(n)種,共P(n)種 (一) 找出 Q1(n)=1, Q2(n)=[n/2], Q3(n)。 (二) 從圖形解釋Qk(n)=Qk(n-k)+Qk-1(n-1) : (三) Qk(n)拆為k-1列關係式:Qk(n)=Qk-1(n-1)+Qk-1(n-1-k)+...+Qk-1(n-1-(t-1)k) 三、將n個方塊堆成k柱排法Tk(n)種,共S(n)種 (一) T1(n)=1, T2(n)=[n-1/2] 。 (二) 從圖形解釋Tk(n)=Tk(n-k)+Tk-1(n-k)+Tk-2(n-k)+...+Tk-t+1(n-k),每柱取走1個: 最低柱為大於1層時,剩n-k個堆成k柱,排法Tk(n-k)種 最低柱為1層且有t-1柱,剩n-k個堆成k-t+1柱,排法Tk-t+1(n-k) (三) Tk(n)降為少於k柱關係式 Tk(n)=[Tk-1(n-k)+Tk-2(n-k)+...+Tk-t+1(n-k)]+[Tk-1(n-2k)+Tk-2(n-2k)+...+Tk-t+1(n-2k)]+...+[Tk-1(n-rk)+Tk-2(n-rk)+...+Tk-t+1(n-rk)] (四) 新發現S(n)數列。
奇偶互換-怎樣回到原位
本研究為探討奇數n分為(a,b)整數對後,不斷取偶數除以2加於奇數上的交換過程。 我們從交換過程推導出交換元素 (H×2k,(n- H×2k)),並找到交換奇數集合H,透過交換奇數列表能更快找出數字n中有幾個循環,另外也發現nx=2(x+1)k+2x×k+2(x-1)k+....23k+22k+2k+1時不可交換的數字規律。 交換奇數列表在階段k時,可知[n-(3×2k+1)]÷2k+1=sk...qk,若qk2k,則階段k最小的數字= qk-2k。 依照發現,可列出數字n的所有交換奇數列。 之後,發現交換奇數的排列呈現迴圈規律,並進一步找到形成循環的條件與糖果數目左右交換的關鍵點。 此外還找到了位置移動數列:y×(2k)0,y×(2k)1,y×(2k)2, y×(2k)3……y×(2k) (x-1) 以及位置移動級數s(k,y,x)= y×[1-(-2k)x)]/(2k+1) 透過位置移動數列可更快速的列出迴圈,達到快速降階,更迅速找出循環的目標。
錯中有序-部分錯排列的關係與討論
把 個箱子依序編號後排成一排,接著把 顆球也依序編號,這樣一來每個球都有相對應的箱子可以放入。如果今天我們隨意的將球放置在箱子裡,再觀察球跟箱子的編號是否一致,我們可以發現到三種情形: 第一種:每顆球剛好都放進所對應號碼的箱子 第二種:有些球剛好放進所對應號碼的箱子,而有些沒有 第三種:每顆球皆沒有放進所對應號碼的箱子 除了第一種之外,其他兩種有很多種排列的方法數,在考量到排列總數量或是錯誤排列個數這兩個變因後,最後我們得出一個關係式為f(n,t)×Πk=n+x-t-y+1n+xk/Πk=n-t+1nk×Σk=2t+y[(-1)k×1/k!]/Σk=2t[(-1)k×1/k!]=f(n+x, t+y) ,其中n, t, x, y ϵΝ且n≧t>1、n+x≧t+y>1
偶然中有必然──怎樣才公平?
本研究發現n個人的約瑟夫問題,反覆淘汰留下來的第m個人,m=1〜lcm(n,n-1,……,k) 時,倒數第k個淘汰的編號f(n,m,k) 會循環,其循環節長度是lcm(n,n-1,……,k);又找出 f(n,m,k) 的遞迴公式,再以該公式使用 Excel 推算 n=1〜16,m=1〜lcm(n,n-1,……,2) 時,發現人數不變時,每個編號倒數第 k (k=n〜1) 個淘汰的機會都相同;據此提出並證明「約瑟夫定理」:人數n人,反覆淘汰留下來的第m個人,取 m=1〜lcm(n,n-1,……,2) 時,每個編號倒數第k個淘汰的機會都相同。