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例:四人進行籃球傳接球練習,要求每人接球后再傳給別人。開始由甲發球,并作為第一次傳球,若第五次傳球后,球又回到甲手中,則共有多少種傳球方式?
A.60種 B.65種 C.70種 D.75種
【解析一】五次傳球傳回甲,中間將經過四個人,將其分為兩類:
第一類:傳球的過程中不經過甲,甲→___→___→___→___→甲___→甲,共有方法3×2×2×2=24種
第二類:傳球的過程中經過甲,
①甲→___→___→甲→___→甲,共有方法3×2×1×3=18種
②甲→___→甲→___→___→甲,共有方法3×1×3×2=18種
根據加法原理:共有不同的傳球方式24+18+18=60種
【解析二】注意到:N次傳球,所有可能的傳法總數為3(每次傳球有3種方法),第N次傳回甲手中的可能性就是第N-1次不在甲手中的可能性。
第N次傳球 | 傳球的方法 | 球在甲手中的傳球方法 | 球不在甲手中的傳球方 |
1 | 3 | 0 | 3 |
2 | 9 | 3 | 6 |
3 | 27 | 6 | 21 |
4 | 81 | 21 | 60 |
5 | 243 | 60 | 183 |
從表中可知,經過5次傳球后,球仍回甲手的方法共有60種,故選A項。
【解析三】我們很容易算出來,四個人傳五次球一共有35=243種傳法,由于一共有4個人,所以平均傳給每一個人的傳法是243÷4=60.75,最接近的就是60,選擇A。
傳球問題核心注釋
這道傳球問題是一道非常復雜麻煩的排列組合問題。【解析一】是最直觀、最容易理解的,但耗時耗力并且容易錯,稍微應運數字計算量可能陡增;【解析二】操作性強,可以解決這種類型的種問題,但理解起來要求比較高,具體考場之上也比較耗時;【解析二】不免投機取巧,但最有效果(根據對稱性很容易判斷結果應該是3的倍數,如果答案只有一個3的倍數,便能快速得到答案),也給了一個啟發—
傳球問題核心公式
N個人傳M次球,記X=(N-1)M/N,則與X最接近的整數為傳給“非自己的某人”的方法數,與X第二接近的整數便是傳給自己的方法數。大家牢記一條公式,可以解決此類至少三人傳球的所有問題。
比如說上例之中,X=(4-1)5、4=60.75,最接近的整數是61,第二接近的整數是60,所以傳回甲自己的方法數為60種,而傳給乙(或者丙、丁)的方法數為61。
題:某人去A、B、C、D、E五個城市旅游,第一天去A城市,第七天到E城市,如果他今天在某個城市,那么第二天肯定會離開這個城市去另外一個城市,那么他一共有多少種旅游行程安排的方式?
A.204 B.205 C.819 D.820
【答案】C。相當于五個人傳六次球,根據“傳球問題核心公式”,X=(5-1)6/5=819.2,與之最接近的是819,第二接近的是820。因此若第七天回到A城市則有820種方法,去另外一個城市則有819種方法。