7-6-4.计数之递推法
教学目标
前面在讲加法原理、乘法原理、排列组合时已经穿插讲解了计数中的一些常用的方法,比如枚举法、树
形图法、标数法、捆绑法、排除法、插板法等等,这里再集中学习一下计数中其他常见的方法,主要有归纳
法、整体法、对应法、递推法.对这些计数方法与技巧要做到灵活运用.
例题精讲
对于某些难以发现其一般情形的计数问题,可以找出其相邻数之间的递归关系,有了这一递归关系就可
以利用前面的数求出后面未知的数,这种方法称为递推法.
【例 1】每对小兔子在出生后一个月就长成大兔子,而每对大兔子每个月能生出一对小兔子来.如果一个人
在一月份买了一对小兔子,那么十二月份的时候他共有多少对兔子?
【考点】计数之递推法 【难度】3 星 【题型】解答
【解析】第一个月,有 1 对小兔子;第二个月,长成大兔子,所以还是 1 对;第三个月,大兔子生下一对小
【解析】
兔子,所以共有 2 对;第四个月,刚生下的小兔子长成大兔子,而原来的大兔子又生下一对小兔子,
共有 3 对;第五个月,两对大兔子生下 2 对小兔子,共有 5 对;……这个特点的说明每月的大兔子
数为上月的兔子数,每月的小兔子数为上月的大兔子数,即上上月的兔子数,所以每月的兔子数为
上月的兔子数与上上月的兔子数相加. 依次类推可以列出下表:
经过月数:---1---2---3---4---5---6---7---8---9---10---11---12
兔子对数:---1---1---2---3---5---8--13--21--34--55--89—144,所以十二月份的时候总共有 144 对兔子.
【答案】144
【例 2】树木生长的过程中,新生的枝条往往需要一段“休息”时间供自身生长,而后才能萌发新枝.一棵树
苗在一年后长出一条新枝,第二年新枝“休息”,老枝依旧萌发新枝;此后,老枝与“休息”过一年的
枝同时萌发,当年生的新枝则依次“休息”.这在生物学上称为“鲁德维格定律”.那么十年后这棵树
上有多少条树枝?
【考点】计数之递推法 【难度】3 星 【题型】解答
【解析】一株树木各个年份的枝桠数,构成斐波那契数列:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,……所以
【解析】
十年后树上有 89 条树枝.
【答案】 89
【例 3】一楼梯共 10 级,规定每步只能跨上一级或两级,要登上第 10 级,共有多少种不同走法?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
【解析】登 1 级
2 级
1 种方法 2 种
3 级
3 种
4 级 ......
5 种 ......
10 级
?
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我们观察每级的种数,发现这么一个规律:从第三个数开始,每个数是前面两个数的和;依此规律
我们就可以知道了第 10 级的种数是 89.其实这也是加法的运用:假如我们把这个人开始登楼梯的位
置看做 A0,那么登了 1 级的位置是在 A1,2 级在 A2... A10 级就在 A10.到 A3 的前一步有两个位置;分
别是 A2 和 A1 .在这里要强调一点,那么 A2 到 A3 既然是一步到了,那么 A2 、A3 之间就是一种选
择了;同理 A1 到 A3 也是一种选择了.同时我们假设到 n 级的选择数就是 An .那么从 A0 到 A3 就
可以分成两类了:第一类:A0 ---- A1 ------ A3 ,那么就可以分成两步.有 A1×1 种,也就是 A1 种;
(A1 ------ A3 是一种选择)第二类:A0 ---- A2 ------ A3, 同样道理 有 A2 .类类相加原理:A3 = A1 +
A2,依次类推 An = An-1 + An-2.
【答案】 89
【巩固】一楼梯共 10 级,规定每步只能跨上一级或三级,要登上第 10 级,共有多少种不同走法?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
【解析】登 1 级
2 级
1 种方法 1 种
3 级
2 种
4 级 5 级 ......
3 种 4 种......
10 级
?
我们观察每级的种数,发现这么一个规律:从第三个数开始,每个数是前面相隔的两个数的和;依
此规律我们就可以知道了第 10 级的种数是 28.
【答案】 28
【例 4】1×2 的小长方形(横的竖的都行)覆盖 2×10 的方格网,共有多少种不同的盖法.
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
【解析】如果用1 2 的长方形盖 2 n 的长方形,设种数为 na ,则 1 1
2
1 2 的,也可能横放 2 个1 2 的,前者有 -1na 种,后者有 -2na 种,所以
覆盖 2 10 的长方形一共有 89 种.
a , 2
a
n
a
n
-1
a ,对于 3n ,左边可能竖放 1 个
,所以根据递推,
a
n
-2
【答案】 89
【例 5】用1 3 的小长方形覆盖 3 8 的方格网,共有多少种不同的盖法?
【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】解答
【解析】如果用1 3 的长方形盖 3 n 的长方形,设种数为 na ,则 1 1
a , 2
a ,
1
放 1 个1 3 的,也可能横放 3 个1 3 的,前者有 -1na 种,后者有 -3na 种,所以
条递推公式列表:
2
a ,对于 4
3
a
n
n ,左边可能竖
,依照这
a
n
a
n
-3
-1
3 1
1
3 7
9
所以用1 3 的小长方形形覆盖 3 8 的方格网,共有 13 种不同的盖法.
3 2
1
3 4
3
3 6
6
3 3
2
3 5
4
【答案】13
3 8
13
【例 6】有一堆火柴共 12 根,如果规定每次取 1~3 根,那么取完这堆火柴共有多少种不同取法?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
【解析】取 1 根火柴有 1 种方法,取 2 根火柴有 2 种方法,取 3 根火柴有 4 种取法,以后取任意根火柴的种
数等于取到前三根火柴所有情况之和,以此类推,参照上题列表如下:
1 根 2 根 3 根 4 根 5 根 6 根 7 根 8 根 9 根 10 根 11 根 12 根
1
149
274
504
927
24
44
81
2
4
13
取完这堆火柴一共有 927 种方法.
7
【答案】 927
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【巩固】 一堆苹果共有 8 个,如果规定每次取 1~3 个,那么取完这堆苹果共有多少种不同取法?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
【解析】取 1 个苹果有 1 种方法,取 2 个苹果有 2 种方法,取 3 个苹果有 4 种取法,以后取任意个苹果的种
数等于取到前三个苹果所有情况之和,以此类推,参照上题列表如下:
1 个 2 个 3 个 4 个 5 个 6 个 7 个 8 个
1
13
24
44
81
7
2
4
取完这堆苹果一共有 81 种方法.
【答案】 81
【例 7】有 10 枚棋子,每次拿出 2 枚或 3 枚,要想将 10 枚棋子全部拿完,共有多少种不同的拿法?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
【解析】本题可以采用递推法,也可以进行分类讨论,当然也可以直接进行枚举.
【解析】
3
1
1
1
2
a
3
a
7
a
8
(
2
a
4
a , 4
a .
a
; 6
a , 3
a
a
2
3
.
7
5n ).
3
a
a
n
n
2
a
; 7
(法 1)递推法.假设有 n 枚棋子,每次拿出 2 枚或 3 枚,将 n 枚棋子全部拿完的拿法总数为 na 种.
则 2
由于每次拿出 2 枚或 3 枚,所以
a
n
a
a
所以, 5
4
a
10
即当有 10 枚棋子时,共有 7 种不同的拿法.
(法 2)分类讨论.
由于棋子总数为 10 枚,是个偶数,而每次拿 2 枚或 3 枚,所以其中拿 3 枚的次数也应该是偶数.由
于拿 3 枚的次数不超过 3 次,所以只能为 0 次或 2 次.
若为 0 次,则相当于 2 枚拿了 5 次,此时有 1 种拿法;
若为 2 次,则 2 枚也拿了 2 次,共拿了 4 次,所以此时有 2
4
根据加法原理,共有1 6
种不同的拿法.
C 种拿法.
a
; 9
a
; 8
;
5
a
7
a
5
a
6
a
6
a
5
6
4
7
【答案】 7
【例 8】如下图,一只蜜蜂从 A 处出发,回到家里 B 处,每次只能从一个蜂房爬向右侧邻近的蜂房而不准逆
行,共有多少种回家的方法?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
1
1
3
3
5
8
7
21
9
55
A
B
A
1
2
2
4
5
6
13
8
34
B
89
【解析】蜜蜂“每次只能从一个蜂房爬向右侧邻近的蜂房而不准逆行”这意味着它只能从小号码的蜂房爬近相
邻大号码的蜂房.明确了行走路径的方向,就可以运用标数法进行计算.如右图所示,小蜜蜂从 A
出发到 B 处共有 89 种不同的回家方法.
【答案】 89
【巩固】小蜜蜂通过蜂巢房间,规定只能由小号房间进入大号房间问小蜜蜂由 A 房间到达 B 房间有多少种
方法?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
【解析】斐波那契数列第八项.21 种.
【解析】
1
3
5
7
2
4
6
8
【答案】 21
【例 9】如下图,一只蜜蜂从 A 处出发,回到家里 B 处,每次只能从一个蜂房爬向右侧邻近的蜂房而不准逆
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行,共有多少种回家的方法?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
A
B
【解析】按照蜜蜂只能从小号码的蜂房爬近相邻大号码的蜂房的原则,运用标号法进行计算.如右图所示,
小蜜蜂从 A 出发到 B 处共有 296 种不同的回家方法.
【答案】 296
【例 10】 对一个自然数作如下操作:如果是偶数则除以 2,如果是奇数则加 1,如此进行直到得数为 1
操作停止.问经过 9 次操作变为 1 的数有多少个?
【考点】计数之递推法 【难度】4 星 【题型】解答
【解析】 可以先尝试一下,倒推得出下面的图:
【解析】
1
2
4
3
8
6
7
16
5
12
14
15
32
10
11
24
13
28
30
31
64
其中经 1 次操作变为 1 的 1 个,即 2,
经 2 次操作变为 1 的 1 个,即 4,
经 3 次操作变为 1 的 2 个,是一奇一偶,
以后发现,每个偶数可以变成两个数,分别是一奇一偶,每个奇数变为一个偶数,于是,经 1、2、…
次操作变为 1 的数的个数依次为:1,1,2,3,5,8,…
这一串数中有个特点:自第三个开始,每一个等于前两个的和,即即经过 9 次操作变为 1 的数有 34
个.
为什么上面的规律是正确的呢?
道理也很简单. 设经过 n 次操作变为 1 的数的个数为 na ,则 1a 1, 2a 1, 3a 2,…
从上面的图看出, 1na 比 na 大.
一方面,每个经过 n 次操作变为 1 的数,乘以 2,就得出一个偶数,经过 1n 次操作变为 1;反过来,
每个经过 1n 次操作变为 1 的偶数,除以 2,就得出一个经过 n 次操作变为 1 的数. 所以经过 n 次操
作变为 1 的数与经过 1n 次操作变为 1 的偶数恰好一样多.前者的个数是 na ,因此后者也是 na 个.
另一方面,每个经过 n 次操作变为 1 的偶数,减去 1,就得出一个奇数,它经过 1n 次操作变为 1,
反过来.每个经过 1n 次操作变为 1 的奇数,加上 1,就得出一个偶数,它经过 n 次操作变为 1. 所以
经过 n 次操作变为 1 的偶数经过 1n 次操作变为 1 的奇数恰好一样多.
而由上面所说,前者的个数就是 1na ,因此后者也是 1na .
经过 n 1 次操作变为 1 的数,分为偶数、奇数两类,所以 1
a
n
成立.
,即上面所说的规律的确
a
n
a
n
1
【答案】 34
【例 11】 有 20 个石子,一个人分若干次取,每次可以取 1 个,2 个或 3 个,但是每次取完之后不能留下
质数个,有多少种方法取完石子?(石子之间不作区分,只考虑石子个数)
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【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】解答
【解析】如果没有剩下的不能使质数这个条件,那么递推方法与前面学过的递推法相似,只不过每次都是前
【解析】
面 3 个数相加.现在剩下的不能是质数个,可以看作是质数个的取法总数都是 0,然后再进行递推.
【答案】 25
【巩固】有 20 个相同的棋子,一个人分若干次取,每次可取 1 个,2 个,3 个或 4 个,但要求每次取之后留
下的棋子数不是 3 或 4 的倍数,有
种不同的方法取完这堆棋子.
【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】填空
【解析】把 20、0 和 20 以内不是 3 或 4 的倍数的数写成一串,用递推法把所有的方法数写出来:
【解析】
【答案】 54
【例 12】 4 个人进行篮球训练,互相传球接球,要求每个人接球后马上传给别人,开始由甲发球,并作
为第一次传球,第五次传球后,球又回到甲手中,问有多少种传球方法?
【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】解答
【解析】设第 n 次传球后,球又回到甲手中的传球方法有 na 种.可以想象前 1n 次传球,如果每一次传球都
【解析】
(种)
任选其他三人中的一人进行传球,即每次传球都有 3 种可能,由乘法原理,共有
1
3 3n
3 3 3
…
1
3
n
)个
(
传球方法.这些传球方法并不是都符合要求的,它们可以分为两类,一类是第 1n 次恰好传到甲手
中,这有 1na 种传法,它们不符合要求,因为这样第 n 次无法再把球传给甲;另一类是第 1n 次传
球 , 球 不 在 甲 手 中 , 第 n 次 持 球 人 再 将 球 传 给 甲 , 有 na 种 传 法 . 根 据 加 法 原 理 , 有
a
n
3 3n
.
…
1
1
3 3
a
n
1
3
n
( 个
)
3 3 3 3 21 60
.
由于甲是发球者,一次传球后球又回到甲手中的传球方法是不存在的,所以 1
a , 4
利 用 递 推 关 系 可 以 得 到 : 2
a
5
这说明经过 5 次传球后,球仍回到甲手中的传球方法有 60 种.
本题也可以列表求解.
由于第 n 次传球后,球不在甲手中的传球方法,第 1n 次传球后球就可能回到甲手中,所以只需求
出第四次传球后,球不在甲手中的传法共有多少种.
a .
a ,
0
3 3 3 6
a , 3
3 0 3
3 3 3 6
21
从表中可以看出经过五次传球后,球仍回到甲手中的传球方法共有 60 种.
【答案】 60
【巩固】五个人互相传球,由甲开始发球,并作为第一次传球,经过 4 次传球后,球仍回到甲手中.问:共
有多少种传球方式?
【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】解答
【解析】递推法.设第 n 次传球后球传到甲的手中的方法有 na 种.由于每次传球有 4 种选择,传 n 次有 4n 次
【解析】
可能.其中有的球在甲的手中,有的球不在甲的手中,球在甲的手中的有 na 种,球不在甲的手中的,
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a
下一次传球都可以将球传到甲的手中,故有 1na 种.所以
n
3
4
4
由于 1
到甲手中的传球方法有 52 种.
a ,所以
,
,
12
a
4
a
2
a
2
a
3
1
4
a
1
4
0
2
【答案】 52
4n
a
.
1
n
52
.即经过 4 次传球后,球仍回
a
3
【例 13】 设 A 、 E 为正八边形 ABCDEFGH 的相对顶点,顶点 A 处有一只青蛙,除顶点 E 外青蛙可以从
正八边形的任一顶点跳到其相邻两个顶点中任意一个,落到顶点 E 时青蛙就停止跳动,则青蛙从顶
点 A 出发恰好跳10 次后落到 E 的方法总数为
种.
【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】填空
【关键词】清华附中
【解析】可以使用递推法.
【解析】
跳到 C 或 G
跳到 D 或 F
停在 E
回到 A
跳到 B 或 H
1
6
3
2
4
1
1
20
10
1 步
2 步
3 步
4 步
5 步
6 步
7 步
8 步
9 步
其中,第一列的每一个数都等于它的上一行的第二列的数的 2 倍,第二列的每一个数都等于它的上
一行的第一列和第三列的两个数的和,第三列的每一个数都等于它的上一行的第二列和第四列的两
个数的和,第四列的每一个数都等于它的上一行的第三列的数,第五列的每一个数都等于都等于它
的上一行的第四列的数的 2 倍.这一规律很容易根据青蛙的跳动规则分析得来.
所以,青蛙第 10 步跳到 E 有 48 2 96
种方法.
116
14
14
48
28
48
34
68
2
4
8
【答案】 96
【巩固】在正五边形 ABCDE 上,一只青蛙从 A 点开始跳动,它每次可以随意跳到相邻两个顶点中的一个上,
一旦跳到 D 点上就停止跳动.青蛙在 6 次之内(含 6 次)跳到 D 点有
种不同跳法.
【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】填空
【解析】采用递推的方法.列表如下:
【解析】
跳到 B
跳到 A
跳到 C
停在 D
跳到 E
8
5
3
2
1
3
1
1
1 步
2 步
3 步
4 步
5 步
6 步
其中,根据规则,每次可以随意跳到相邻两个顶点中的一个上,一旦跳到 D 点上就停止跳动.所以,
每一步跳到 A 的跳法数等于上一步跳到 B 和 E 的跳法数之和,每一步跳到 B 的跳法数等于上一步跳
到 A 和 C 的跳法数之和,每一步跳到 C 的跳法数等于上一步跳到 B 的跳法数,每一步跳到 E 的跳法
数等于上一步跳到 A 的跳法数,每一步跳到 D 的跳法数等于上一步跳到 C 或跳到 E 的跳法数.
观察可知,上面的递推结果与前面的枚举也相吻合,所以青蛙在 6 次之内(含 6 次)跳到 D 点共有
1 1 2 3 5 12
种不同的跳法.
1
1
2
3
5
13
2
5
8
【答案】12
7-6-4.计数之递推法.题库
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【例 14】 有 6 个木箱,编号为 1,2,3,……,6,每个箱子有一把钥匙,6 把钥匙各不相同,每个箱子
放进一把钥匙锁好.先挖开 1,2 号箱子,可以取出钥匙去开箱子上的锁,如果最终能把 6 把锁都打
开,则说这是一种放钥匙的“好”的方法,那么“好”的方法共有
【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】填空
【关键词】迎春杯,中年级组,决赛
【解析】(法 1)分类讨论.如果 1,2 号箱中恰好放的就是 1,2 号箱的钥匙,显然不是“好”的方法,所以“好”
【解析】
种.
(种).
(种)放法.
种放法;
(种).
(种)选法,每一
(种)放法.不妨设 3,4 号箱的钥
的方法有两种情况:
⑴1,2 号箱的钥匙恰有 1 把在 1,2 号箱中,另一箱装的是 3~6 箱的钥匙.
⑵1,2 号箱的钥匙都不在 1,2 号箱中.
对于⑴,从 1,2 号箱的钥匙中选 1 把,从 3~6 号箱的钥匙中选 1 把,共有 2 4 8
种选法放入 1,2 号箱各有 2 种放法,共有 8 2 16
不妨设 1,3 号箱的钥匙放入了 1,2 号箱,此时 3 号箱不能装 2 号箱的钥匙,有 3 种选法,依次类
推,可知此时不同的放法有 3 2 1 6
所以,第⑴种情况有“好”的方法16 6 96
对于⑵,从 3~6 号箱的钥匙中选 2 把放入 1,2 号箱,有 4 3 12
匙放入了 1,2 号箱.
此时 1,2 号箱的钥匙不可能都放在 3,4 号箱中,也就是说 3,4 号箱中至少有 1 把 5,6 号箱的钥
匙.
如果 3,4 号箱中有 2 把 5,6 号箱的钥匙,也就是说 3,4 号箱中放的恰好是 5,6 号箱的钥匙,那
么 1,2 号箱的钥匙放在 5,6 号箱中,有 2 2
如果 3,4 号箱中有 1 把 5,6 号箱的钥匙,比如 3,4 号箱中放的是 5,1 号箱的钥匙,则只能是 5
号箱放 6 号箱的钥匙,6 号箱放 2 号箱的钥匙,有 2 1 2
同理,3,4 号箱放 5,2 号箱或 6,1 号箱或 6,2 号箱的钥匙,也各有 2 种放法.
所以,第⑵种情况有“好”的放法
所以“好”的方法共有 96 144
(种).
(法 2)递推法.设第 1,2,3,…,6 号箱子中所放的钥匙号码依次为 1k , 2k , 3k ,…, 6k .当箱子
数为 n (
当 2
k ,则把 1 号箱子
当 3
和 3 号箱子看作一个整体,这样还是锁着 1,2 两号钥匙,撬开 1,2 两号箱子,那么方法有 2a 种;
k 也是如此.于是 2
3
当 2
22
a
a
3
n ,否则第 n 个箱子打不开,从而 1k 、 2k 、……、 1nk 中有一个为 n ,不
当 4
n 时,也一定有 nk
论其中哪一个是 n ,由于必须要把该箱子打开才能打开 n 号箱子,所以可以将锁着这把钥匙的箱子与
第 n 号箱子看作 1 个箱子,于是还是锁着 1k 、 2k 、……、 1nk 这
1n 把钥匙,需要撬开 1,2 两号
a
箱子,所以每种情况都有 1na 种.所以
n
5 4 3 2
a
a
所以, 6
2
a ( 1 1
k ).
k ,否则第 3 个箱子打不开,从而 1
n )时,好的放法的总数为 na .
k 或 1
n 时,显然 2
n 时,显然 3
n 时的每一种情况对应 1
k 时的一种情况,这样就有
,即好的方法总数为 240 种.
n
.
2 5! 240
k ,如果 1
4 2 2 2 2
种放法;
k , 2
k 或 2
k , 2
k 或 2
3
5 4
a
4
144
(种).
12
240
1
a
1
n
.
4
2
2
1
3
3
5
a
5
4
2
2
3
3
3
【答案】 240
【巩固】有 10 个木箱,编号为 1,2,3,……,10,每个箱子有一把钥匙,10 把钥匙各不相同,每个箱子放
进一把钥匙锁好.先挖开 1,2 号箱子,可以取出钥匙去开箱子上的锁,如果最终能把 10 把锁都打
开,则说这是一种放钥匙的“好”的方法,那么“好”的方法共有
种.
【考点】计数之递推法 【难度】5 星 【题型】填空
【解析】递推法.设第 1,2,3,…,6 号箱子中所放的钥匙号码依次为 1k , 2k , 3k ,…, 6k .当箱子数为 n (
【解析】
n )
2
时,好的放法的总数为 na .
a ( 1 1
k ).
当 2
k ,则把 1 号箱子
k ,否则第 3 个箱子打不开,从而 1
当 3
和 3 号箱子看作一个整体,这样还是锁着 1,2 两号钥匙,撬开 1,2 两号箱子,那么方法有 2a 种;
n 时,显然 2
n 时,显然 3
k ,如果 1
k 或 1
k , 2
k 或 2
k , 2
2
3
2
2
1
3
3
3
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.
4
n 时的每一种情况对应 1
k 或 2
3
k 时的一种情况,这样就有
3
k 也是如此.于是 2
当 2
22
a
a
3
n ,否则第 n 个箱子打不开,从而 1k 、 2k 、……、 1nk 中有一个为 n ,不
当 4
n 时,也一定有 nk
论其中哪一个是 n ,由于必须要把该箱子打开才能打开 n 号箱子,所以可以将锁着这把钥匙的箱子与
第 n 号箱子看作 1 个箱子,于是还是锁着 1k 、 2k 、……、 1nk 这
1n 把钥匙,需要撬开 1,2 两号
箱子,所以每种情况都有 1na 种.所以
a
所以, 10
种.
1
a
.
1
n
9 8 7 6 5 4 3 2
a
2
,即好的方法总数为 725760
2 9!=725760
9 8
a
8
9
a
9
a
n
3
n
【答案】 725760
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