复旦大学 2023年强基第16题

强基计划真题

📝 题目

用单词 statistics 的字母组词,用其中 5 个字母可组成的不同单词个数为?(此处单词指广义单词,如"sstti"即为一个单词)。

💡 答案解析

解析:单词 statistics 的字母为 3 个 $\mathrm{s}, 3$ 个 $\mathrm{t}, 2$ 个 $\mathrm{i}, 1$ 个 $\mathrm{a}, 1$ 个 c .取其中的 5 个字母并排序: (1)若 5 个字母无重复,则只有一种取法,排序数为 5 !; (2)若 5 个字母恰有 1 个字母重复,则有以下取法: (2.1)取 2 个 $s$(或 2 个 $t$ ,或 2 个i),再从剩余 4 个字母中取 3 个不重复,取法有 $\binom{4}{3}$ 种,排序数为 $\displaystyle \frac{5!}{2!}$ ; (2.2)取 3 个 $s$(或 3 个 $t$ ),再从剩余 4 个字母中取 2 个不重复,取法有 $\binom{4}{2}$ 种,排序数为 $\displaystyle \frac{5!}{3!}$ : (3)若 5 个字母恰有 2 个字母重复,则有以下取法: (2.1)取 2 个 s 与 2 个 t (或 2 个 s 与 2 个 i ,或 2 个 t 与 2 个 i ),再从剩余 3 个字母中取 1 个,取法有 $\binom{3}{1}$ 种,排序数为 $\displaystyle \frac{5!}{2!\times 2!}$ ; (2.2)取 3 个 s 与 2 个 t (或 3 个 s 与 2 个 i ,或 3 个 t 与 2 个 s ,或 3 个 t 与 2 个 i ),只有一种取法,排序数为 $\displaystyle \frac{5!}{3!\times 2!}$ . 综上所述,用其中 5 个字母可组成的不同单词个数为 $$ 5!+3 \times\binom{ 4}{3} \times \frac{5!}{2!}+2 \times\binom{ 4}{2} \times \frac{5!}{3!}+3 \times\binom{ 3}{1} \times \frac{5!}{2!\times 2!}+4 \times \frac{5!}{3!\times 2!}=1390 $$

📋 详细解题步骤

步骤 1/8
目标:统计单词statistics的字母频次
单词statistics有3个s, 3个t, 2个i, 1个a, 1个c,共10个字母。
提示:注意字母重复情况,为后续分类讨论做准备。
步骤 2/8
目标:分类讨论取5个字母的情况
根据重复字母的个数分类:无重复、恰有1个字母重复(重复2次或3次)、恰有2个字母重复(重复2+2或3+2)。
提示:分类要全面,避免遗漏。
步骤 3/8
目标:计算无重复字母的情况
5个字母无重复:只能取a,c,i,s,t各一个,排序数为5! = 120。
公式:5!
提示:无重复即全排列。
步骤 4/8
目标:计算恰有1个字母重复(重复2次)的情况
重复2次:可选s,t,i之一重复2次,再从剩余4个字母中选3个不重复,取法C(4,3)=4种,排序数5!/2!=60,共3×4×60=720。
公式:C(4,3) × 5!/2!
提示:注意重复字母有3种选择。
步骤 5/8
目标:计算恰有1个字母重复(重复3次)的情况
重复3次:可选s或t重复3次,再从剩余4个字母中选2个不重复,取法C(4,2)=6种,排序数5!/3!=20,共2×6×20=240。
公式:C(4,2) × 5!/3!
提示:只有s和t有3个。
步骤 6/8
目标:计算恰有2个字母重复(重复2+2)的情况
两个字母各重复2次:可选(s,t)、(s,i)、(t,i)之一,再从剩余3个字母中选1个,取法C(3,1)=3种,排序数5!/(2!2!)=30,共3×3×30=270。
公式:C(3,1) × 5!/(2!2!)
提示:注意重复字母对的选择。
步骤 7/8
目标:计算恰有2个字母重复(重复3+2)的情况
一个重复3次,另一个重复2次:可选(s,t)或(t,s)(即s3t2或t3s2),取法1种,排序数5!/(3!2!)=10,共2×10=20。
公式:5!/(3!2!)
提示:只有s和t满足3个和2个。
步骤 8/8
目标:求和得到总单词数
总数为120+720+240+270+20=1370。
提示:检查是否有遗漏或重复。

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