Для передачи сообщений используются -буквенные кодовые слова, содержащие буквы , буквы и буквы .
Определите общее количество различных кодовых слов, в которых буквы не стоят рядом.
Показать разбор и ответ
Назовём расстановку трёх букв на восьми позициях "правильной", если удовлетворяется условие задачи, что никакие две буквы не стоят рядом. Посчитать количество "правильных" расстановок можно по-разному.
Способ 1
Все слова, удовлетворяющие требованию, что буквы не стоят рядом, имеют вид , где символ обозначает ровно один символ из множества , а символ — любое количество (в том числе и ноль!) символов из множества .
Пусть — количество символов на месте первой "звёздочки", — количество символов на месте второй "звёздочки" и т.д. Тогда получим диофантово уравнение (по условию задачи, в -буквенном слове имеется ровно три буквы и два обязательных "разделителя" между ними, следовательно, суммарно на все звёздочки остаётся позиций в слове). Количество решений данного уравнения равно числу сочетаний без повторений, то есть
Способ 2
Рассмотрим два взаимоисключающих случая: 1) буква стоит на первом месте; 2) буква не стоит на первом месте.
Случай 1. Все слова начинаются на букву , после которой следуют оставшиеся букв таким образом, что никакие две буквы не стоят рядом. Очевидно, что перед каждой из двух оставшихся букв обязательно должна стоять какая-то из букв множества , образуя блок из двух букв, который мы обозначим . Таким образом, необходимо разместить два блока и оставшиеся "обычные" буквы на позициях, что можно сделать способами.
Случай 2. Если слово не начинается на букву , то в слове имеется три блока и "обычные" буквы на позициях, что даёт способов их расстановки.
Как было отмечено выше, случаи и не могут наступить одновременно, поэтому справедливо правило суммы комбинаторики и общее количество "правильных" расстановок равно
Заключительный этап
После "правильной" расстановки трёх букв на восьми позициях, свободных позиций в слове останется пять. Имеется способов выбрать позиции из для трёх букв . Оставшиеся позиции будут заняты буквами единственным способом.
Ограничений на взаимное расположение букв , и "правильных" расстановок буквы нет, поэтому применимо правило произведения комбинаторики, следовательно, ответом будет различных кодовых слов.