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

 

盒子

空否

解法

1

整数划分有0

2

非空

整数划分非0

3

不同

隔板法

4

不同

非空

插空法

5

不同

集合划分有空集

6

不同

非空

集合划分非空集

7

不同

不同

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。