题目:一个正八面体,用 r,b 两色对 6 个顶点进行着色;用 y,g 两种颜色对 8
个面进行着色,试求其中 4 个顶点为 r,2 个顶点为 b,4 个面为 y,剩下 4 个面
为 g 的方案数。
解:这道题可以说是组合数学中关于 Polya 定理应用较为复杂的一题。解题不但
涉及题意转换,还涉及计算面、点的置换群。经我多方验算,终于找到合理的解
题步骤,现公布如下:
正八面体可以看成由正方体各面中心连线组成。这样题目的意思可以转化成
用 r,b 两色对正方体 6 个面进行着色,用 y,g 两种颜色对正方体 8 个点进行着
色,求 4 个面为 r,2 个面为 b,4 个点为 y,剩下 4 个点为 g 的方案数。
所有置换群如下表:
面
6)1(
6
1
)1()4(
2
3
2
)1()2(
2
点
8)1(
6
2)4(
3
4)2(
不动
90
180
对棱
6
3)2(
6
4)2(
对角线
8
2)3(
8
2
)3()1(
2
不动置换方案数是 4
4
6CC
8
90 置换方案数是
16
C
1
2
180 置换方案数是
(3
C
2
2
CC
1
2
2
2
)
C
2
4
对棱置换方案数是
6
CC
2
3
2
4
对角线置换方案数是 0
所以,总的方案数是:
1
24
4
[
CC
8
4
6
6
C
1
2
(3
C
2
2
CC
1
2
2
2
)
C
2
4
6
CC
2
3
2
4
]
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