2003 AMC 12A 第 20 题

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20.

55 个 A、55 个 B、55 个 C 组成的 1515 个字母排列中,前 55 个字母没有 A,中间 55 个字母没有 B,最后 55 个字母没有 C 的排列有多少个?

How many 1515-letter arrangements of 55 A's, 55 B's, and 55 C's have no A's in the first 55 letters, no B's in the next 55 letters, and no C's in the last 55 letters?

k=05(5k)3\displaystyle\sum_{k=0}^{5}\binom{5}{k}^3

35253^5 \cdot 2^5

2152^{15}

15!(5!)3\dfrac{15!}{(5!)^3}

3153^{15}

答案:A
知识点:多重集排列组合分类讨论
难度评级:1910
解答:

设第一段有 kk 个 B 和 5k5-k 个 C。剩下的 kk 个 C 必须放在第二段(因为第三段没有 C),于是第二段有 5k5-k 个 A。

那么第三段含有剩下的 kk 个 A 和 5k5-k 个 B。

对每个 kk,第一段中的 kk 个 B、第二段中的 kk 个 C、第三段中的 kk 个 A 的位置共有 (5k)3\binom{5}{k}^3 种选法,所以总数为 k=05(5k)3\displaystyle\sum_{k=0}^{5}\binom{5}{k}^3

所以正确答案是 A

Suppose the first block holds kk B's and 5k5-k C's. The remaining kk C's must go in the second block (since the third has no C's), forcing 5k5-k A's there.

Then the third block contains the remaining kk A's and 5k5-k B's.

For each k,k, the kk B's in the first block, kk C's in the second, and kk A's in the third can be placed in (5k)3\binom{5}{k}^3 ways, so the total is k=05(5k)3.\displaystyle\sum_{k=0}^{5}\binom{5}{k}^3.

Thus, the correct answer is A.

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