Тема . Количество способов, исходов, слагаемых

Рекурренты в комбинаторике и числа Фибоначчи f(n)

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела количество способов, исходов, слагаемых
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#102027

Дима и Саша занимаются двумя на первый взгляд совершенно разными делами. У Димы есть фигура “хромой король” — она умеет ходить на 1 клетку вверх или вправо, а также на 1  клетку по диагонали вправо-вверх. Пусть A  — количество путей хромого короля по доске n ×n  из левого нижнего угла в правый верхний, которые никогда не поднимаются выше главной диагонали.

А у Саши есть бумажный квадрат n× n  и резак, которым он может проводить горизонтальные или вертикальные разрезы “от края до края”. Саша отметил n − 1  узлов клеток, лежащих внутри квадрата на его главной диагонали, и каждый очередной разрез делает по одному из отмеченных узлов, по которому еще разрез не проводился (разрез проводится от края до края того куска бумаги, на котором расположен выбранный на данном ходу узел). Пусть B  — количество способов так разрезать квадрат (способы отличающиеся только порядком разрезов считаются одинаковыми). Докажите, что A = B.

На рисунках изображены примеры всевозможных способов при n= 3.

PIC

PIC

Показать доказательство

Докажем, что оба количества способов удовлетворяют одному и тому же рекуррентному соотношению

                       n∑−1
a1 =1, a2 =2, an =an−1+    akan− k
                       k=1

Для хромого короля рассмотрим первый момент на пути (не считая стартовой клетки), когда он попал на главную диагональ. Если это произошло первым же ходом, то мы получаем a
 n−1  способов. Если нет, то первый ход был направо, и далее есть n  вариантов, в зависимости от того, в каком столбце впервые король попал на главную диагональ. Если он туда попал в k+1  по счету слева столбце, то сделал он это ходом вверх, и до этой клетки добраться было ak  способов. С этой клетки до правой-верхней есть an−k  способов добраться. Так и получается искомое рекуррентное соотношение.

Для разрезов пронумеруем отмеченные узлы слева направо от 1  до n − 1.  Пусть k  -й узел это наименьший узел, по которому разрез проходит от края до края исходного квадрата. Не умаляя общности, он проходит по вертикали. Если этот разрез прошел по 1  узлу, то остается an−1  способов проделать разрезы дальше. Если по (n− 1)  -му, то an−1∕2  способов (потому что направление следующего разреза предопределено, а значит, вдвое меньше количества всех возможных способов провести дальнейшие разрезы). Если же по какому-то промежуточному узлу 2 ≤k ≤n − 2,  то есть ak∕2  способов провести разрезы слева и an−k  способов провести разрезы справа. Не забудем умножить итоговую сумму на 2,  поскольку первый разрез можно было провести в любом из двух направлений, и получим следующее соотношение:

                  n−2
an = 2(an−1+ an−1∕2+ ∑ akan−k)
                  k=2

что с учетом a1 =1  упрощается до искомого соотношения.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!