球放盒子问题是组合数学中的一个重要问题。
关于球放盒子问题,以5个球,4个盒子为例
| 球 | 盒子 | 空否 | 解法 |
1 | 同 | 同 | 空 | 整数划分有0 |
2 | 同 | 同 | 非空 | 整数划分非0 |
3 | 同 | 不同 | 空 | 隔板法 |
4 | 同 | 不同 | 非空 | 插空法 |
5 | 不同 | 同 | 空 | 集合划分有空集 |
6 | 不同 | 同 | 非空 | 集合划分非空集 |
7 | 不同 | 不同 | 空 | 球选盒子 |
8 | 不同 | 不同 | 非空 | 分堆选盒 |
1.5个相同的球放入4个相同的盒子,可以空盒。
相同的球放盒子相当于对整数5进行划分,且可以空盒,因此有0的情况,相同的盒子只能用不同的球的个数来区分。此时可以划分的情况有(5,0,0,0),(4,1,0,0),(3,2,0,0),(3,1,1,0),(2,2,1,0),(2,1,1,1)6种情况。
2.5个相同的球放入4个相同的盒子,不能空盒
不能空盒,所以只能是(2,1,1,1)这一种放法,只有1种情况
3.5个相同的球放入4个不同的盒子,可空盒
隔板法,三个隔板和5个球组成8个位置,对这8个位置选3个作为隔板的位置,所以是一共是56种
4.5个相同的球放入4个不同的盒子,不能空盒
插空法,每个球之间可以放隔板,左右两边不能放,所以是,有4种情况
5.5个不同的球放入4个相同的盒子,可空盒
(5,0,0,0),(4,1,0,0),(3,2,0,0),(3,1,1,0),(2,2,1,0),(2,1,1,1)
(5,0,0,0)1种
(4,1,0,0)5种
(3,2,0,0) = 10种
(3,1,1,0) = 10种
(2,2,1,0)*/2!=15种(因为12,34,5和34,12,5是一样的,所以需要除以2!)
(2,1,1,1) =10种
共51种
6.5个不同的球放入4个相同的盒子,不可空盒
把5个不同的球分成4堆,有种情况
将这4堆小球放入4个相同的盒子里,无论怎么放都只有一种情况,所以总共只有 = 10种
7.5个不同的球放入4个不同的盒子,可空盒
每个小球都有4个不同的盒子可以选择,所以是情况,这里面已经包含了有空盒的情况了。
8.5个不同的球放入4个不同的盒子,不可空盒
先把5个不同的小球分成4堆,有种情况
再让这4堆小球分别放进盒子里,有4!种情况
所以一共有10*4*3*2=240种
总结:当小球是不同的时候,可以把小球看成集合,当小球是相同的时候,可以把小球是个数看成一个数。当盒子相同时,小球的个数或者放进盒子里的小球可以区分盒子。