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错位重排递推公式推导

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你好,错位重排递推公式是一个经典的组合数学公式,用于计算 n 个不同元素的错排数,即所有排列中,恰好有一个元素与其原始位置相同的排列数。错排数记为 D(n)。

首先,考虑 n 个元素的全排列数为 n!。假设我们要求 n 个元素的错排数,那么我们可以考虑将第 n 个元素放到任意一个位置。根据错排数的定义,此时有两种情况:

1. 第 n 个元素放到原始位置上,其余 n-1 个元素的错排数为 D(n-1)。

2. 第 n 个元素不放到原始位置上,此时有 n-1 个位置可以放置第 n 个元素,其余 n-1 个元素的错排数为 D(n-2)。

因此,根据加法原理,n 个元素的错排数可以表示为以下递推公式:

D(n) = (n-1) [D(n-1) + D(n-2)]

其中,D(1) = 0,D(2) = 1。

这个递推公式的意义是,将第 n 个元素放置到任意一个位置,可以得到 (n-1) 种不同的情况。对于每种情况,要么第 n 个元素与原始位置相同,此时需要计算 n-1 个元素的错排数;要么第 n 个元素不与原始位置相同,此时需要计算 n-2 个元素的错排数。

通过递推公式,我们可以计算出 n 个元素的错排数。