数学
高校生

完全順列の漸化式について質問です。

D(n)=(n−1){D(n−2)+D(n−1)}

の、(n-1)D(n-1)は1番目の数を除いた残りの完全順列だとわかるのですが、(n-1)D(n-2)が2つの数の交換?になっているのが全くわかりません。(n-1)D(n-1)にその交換した並びも含まれているのではないのですか?
この漸化式のでき方自体よくわからないです。
どなたか数学ができる方、教えてください。

完全順列 漸化式 数a 数b 場合の数 組合せ

回答

よくある具体例として、
n人でプレゼント交換を行ったとき、自分のプレゼントをもらわない場合の数をD(n)とおく。
全員を、「1番目、2番目、…、i番目、…n番目」としたとき、
n番目の人とi番目の人がプレゼントを相互交換した場合と、n番目の人のプレゼントをi番目の人が貰わない場合に、場合分けをします。

①n番目の人とi番目の人がプレゼントを相互交換した場合
残りのn-2人が自分のプレゼントをもらわない場合の数は、D(n-2)と書け、n番目の人とプレゼントを相互交換するのは、i番目の人も含めてn-1人いるので、
(n-1)×D(n-2)通り
と書けます。

②n番目の人のプレゼントをi番目の人が貰わなない場合
n番目の人がi番目の人のプレゼントを貰い、i番目の人がn番目の人のプレゼントを貰わなかったとします。n番目以外のn-1人はすべて自分のプレゼントを貰わないので、その場合の数はD(n-1)と書け、さらにn番目の人は、i番目を含めた(自分を除く)n-1人のプレゼントを貰う可能性があるので、
(n-1)×D(n-1)通り
と書けます。

よって、
D(n)=(n-1)×D(n-2)+(n-1)×D(n-1)
  =(n-1)×{D(n-2)+D(n-1)}
となります

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