竞赛数学 · 六年级 第12讲《计数综合三》举一反三练习卷

详细解题思路 + 规范步骤 + 三套填空变式(换数字 / 换场景 / 增加知识点)· 答案见文末附录
1. 【原题 ch12-chaoyue-01】一个九位数,它只由数字 $1$、$2$ 和 $3$ 组成,而且它的任意连续两位数不等于 $12$、$21$、$22$ 或 $31$,这样的自然数有多少个?如果还要求数字 $1$、$2$ 和 $3$ 每个数字都至少出现一次,那么这样的九位数有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「相邻位受限 + 容斥」的综合题:先用传球法数出满足相邻限制的九位数,再用容斥去掉缺数字的情形。
关键切入点:关键把禁止的相邻对翻译成传球规则:不许出现 $12$ 说明「$1$ 不能传给 $2$」;不许 $21,22$ 说明「$2$ 只能传给 $3$」;不许 $31$ 说明「$3$ 不能传给 $1$」。于是末位为 $1$ 的新值 $=$ 上一行末位为 $1$ 的旧值;末位为 $2$ 的新值 $=$ 上一行末位为 $3$ 的旧值;末位为 $3$ 的新值 $=$ 上一行三数之和。第二问再用容斥减掉「缺某个数字」的情形。
方法概述:先用传球法列表递推求总数,再用容斥减去缺数字的情形。
规范步骤:
  1. 第 1 行:$(1,1,1)$(首位取 1、2、3)
  2. 递推到第 5 行:$(1,1,3)\to(1,3,5)\to(1,5,9)\to(1,9,15)$(按传球规则)
  3. 递推到第 9 行:$(1,15,25)\to(1,25,41)\to(1,41,67)\to(1,67,109)$(同上)
  4. 第一问求和:$1+67+109=177$(第 9 行三数相加)
  5. 缺数字的情形:\text{不含 }1:89;\ \text{不含 }2:10;\ \text{不含 }3:1(只用两种数字时的计数)
  6. 容斥:$(89+10+1)-(1+0+1)=98$(只用一种数字的被重复减)
  7. 第二问:$177-98=79$
第一套
题目:一个十一位数,它只由数字 $1$、$2$ 和 $3$ 组成,而且它的任意连续两位数不等于 $12$、$21$、$22$ 或 $31$。这样的自然数有多少个?如果还要求数字 $1$、$2$ 和 $3$ 每个数字都至少出现一次,那么这样的十一位数有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(把禁止对变成传球规则):$1$ 只能接 $1$ 或 $3$;$2$ 只能接 $3$;$3$ 只能接 $2$ 或 $3$。于是「末位 $1$」新值 $=$ 上一行末位 $1$ 的值;「末位 $2$」新值 $=$ 上一行末位 $3$ 的值;「末位 $3$」新值 $=$ 上一行三数之和。第 $1$ 行 $(1,1,1)$。
  2. 第 2 步(第 2~5 行):第 2 行 $3$ 列 $=1+1+1=\underline{\quad}$,得 $(1,1,3)$;第 3 行 $3$ 列 $=1+1+3=\underline{\quad}$,得 $(1,3,5)$;第 4 行 $3$ 列 $=\underline{\quad}$,得 $(1,5,9)$;第 5 行 $3$ 列 $=\underline{\quad}$,得 $(1,9,15)$。
  3. 第 3 步(第 6~9 行):$3$ 列依次为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$,即 $(1,15,25),(1,25,41),(1,41,67),(1,67,109)$。
  4. 第 4 步(第 10、11 行):第 10 行 $3$ 列 $=1+67+109=\underline{\quad}$,得 $(1,109,177)$;第 11 行 $3$ 列 $=1+109+177=\underline{\quad}$,得 $(1,177,287)$。第一问答案 $=1+177+287=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(缺数字的情形):不含 $1$ 时只用 $2,3$ 且不许 $22$,是斐波那契型,$11$ 位有 $\underline{\quad}$ 个;不含 $2$ 时只用 $1,3$ 且不许 $31$,只能形如 $1\cdots13\cdots3$,有 $\underline{\quad}$ 个;不含 $3$ 时只用 $1,2$ 且 $12,21,22$ 全禁,只剩全 $1$,有 $\underline{\quad}$ 个。
  6. 第 6 步(容斥):只用一种数字的(全 $3$、全 $1$ 各 $1$ 个,全 $2$ 不合法)被重复减了,故要去掉的是 $(233+12+1)-(1+0+1)=\underline{\quad}$ 个。
  7. 第 7 步(第二问):$465-244=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:某密码由 $11$ 位构成,每位只能是 $1$、$2$、$3$,且相邻两位不能顺次出现 $12$、$21$、$22$、$31$。这样的密码有多少个?若还要求 $1$、$2$、$3$ 每个数字都至少用到一次呢?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(传球规则):$1$ 只能接 $1,3$;$2$ 只能接 $3$;$3$ 只能接 $2,3$。第 $1$ 行 $(1,1,1)$。
  2. 第 2 步(第 2~5 行):$3$ 列依次为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 6~9 行):$3$ 列依次为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(第 10、11 行与总数):$3$ 列为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$,总数 $=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(缺数字):不含 $1$ 有 $\underline{\quad}$ 个;不含 $2$ 有 $\underline{\quad}$ 个;不含 $3$ 有 $\underline{\quad}$ 个。
  6. 第 6 步(容斥):要去掉 $\underline{\quad}$ 个。
  7. 第 7 步(第二问):$\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:一个十位数,它只由数字 $1$、$2$ 和 $3$ 组成,而且它的任意连续两位数不等于 $12$、$21$、$22$ 或 $31$。这样的自然数有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(传球规则):末位 $1$ 的新值 $=$ 上一行末位 $1$ 的值;末位 $2$ 的新值 $=$ 上一行末位 $3$ 的值;末位 $3$ 的新值 $=$ 上一行三数之和。第 $1$ 行 $(1,1,1)$。
  2. 第 2 步(第 2~5 行):$3$ 列依次为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 6~9 行):$3$ 列依次为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$,第 9 行为 $(1,67,109)$。
  4. 第 4 步(第 10 行并求和):$3$ 列 $=1+67+109=\underline{\quad}$,第 10 行为 $(1,109,177)$,答案 $=1+109+177=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:一个九位数,它只由数字 $1$、$2$ 和 $3$ 组成,而且它的任意连续两位数不等于 $12$、$21$、$22$ 或 $31$。在这样的九位数中,**恰好**用到两种不同数字的有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先求总数):用传球法递推,第 $9$ 行为 $(1,67,109)$,总数 $=1+67+109=\underline{\quad}$ 个。
  2. 第 2 步(恰好用一种数字):全 $1$ 合法($11$ 不在禁止对里),全 $2$ 不合法(出现 $22$),全 $3$ 合法。故恰好一种的有 $1+0+1=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(三种都用到):不含 $1$ 的有 $89$ 个、不含 $2$ 的有 $10$ 个、不含 $3$ 的有 $1$ 个,容斥后要去掉 $(89+10+1)-(1+0+1)=\underline{\quad}$ 个,故三种都用到的有 $177-98=\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(用「总数减两头」):恰好两种 $=$ 总数 $-$ 恰好一种 $-$ 恰好三种 $=177-2-79=\underline{\quad}$ 个。
2. 【原题 ch12-chaoyue-02】(1)如果在一个平面上画出 $8$ 个三角形,最多可以把平面分成多少部分?(2)如果在一个平面上画出 $3$ 个四边形、$2$ 个圆、$1$ 条直线,最多可以把平面分成多少个部分?
详细思路
是哪类问题:这是「平面分割」的综合题:不同形状的图形混在一起,仍用「增量 = 新图形被切成的段数」逐个累加。
关键切入点:关键是分清两类增量:**封闭图形**(三角形、四边形、圆)新增的区域数就等于它与已有图形的交点数;**直线**新增的区域数等于交点数 $+1$。第 (1) 问中第 $n$ 个三角形与前面 $n-1$ 个三角形最多有 $6(n-1)$ 个交点;第 (2) 问先画直线更方便,再依次算每个封闭图形与已有全部图形的交点数。
方法概述:逐个添加图形,封闭图形增量 = 交点数,直线增量 = 交点数 + 1,累加求和。
规范步骤:
  1. 1 个三角形:$2$ 个部分(封闭图形把平面分成内外)
  2. 第 $n$ 个三角形的增量:$6(n-1)$(与前面每个三角形最多 6 个交点)
  3. 8 个三角形:$2+6\times(1+2+\cdots+7)=2+168=170$(累加)
  4. (2) 先画直线:$2$ 个部分(1 条直线)
  5. (2) 三个四边形:$+2,+10,+18$(与直线 2 点、与每个四边形 8 点)
  6. (2) 两个圆:$+26,+28$(与直线 2 点、与四边形各 8 点、与圆 2 点)
  7. (2) 求和:$2+2+10+18+26+28=86$
第一套
题目:(1)如果在一个平面上画出 $10$ 个三角形,最多可以把平面分成多少部分?(2)如果在一个平面上画出 $4$ 个四边形、$3$ 个圆、$2$ 条直线,最多可以把平面分成多少个部分?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(三角形的增量):$1$ 个三角形把平面分成 $2$ 部分;第 $n$ 个三角形与前面 $n-1$ 个最多有 $6(n-1)$ 个交点,就被分成 $6(n-1)$ 段,新增 $6(n-1)$ 个区域。
  2. 第 2 步((1) 求和):$1+2+\cdots+9=\underline{\quad}$,故共 $2+6\times45=\underline{\quad}$ 个部分。
  3. 第 3 步((2) 先画两条直线):$1$ 条直线分成 $2$ 部分;第 $2$ 条与它交 $1$ 点、被分成 $2$ 段,新增 $2$ 个,共 $2+2=\underline{\quad}$ 个部分。
  4. 第 4 步((2) 四个四边形):一个四边形与一条直线最多 $2$ 个交点、与另一个四边形最多 $8$ 个交点。四个四边形的增量依次为 $2\times2=\underline{\quad}$、$4+8=\underline{\quad}$、$4+16=\underline{\quad}$、$4+24=\underline{\quad}$,合计 $4+12+20+28=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步((2) 三个圆):一个圆与直线最多 $2$ 点、与四边形最多 $8$ 点、与圆最多 $2$ 点。增量依次为 $2\times2+4\times8=\underline{\quad}$、$36+2=\underline{\quad}$、$36+4=\underline{\quad}$,合计 $36+38+40=\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步((2) 合计):$4+64+114=\underline{\quad}$ 个部分。
第二套
题目:在一张大地图上划分区域:(1)画 $10$ 个三角形围栏,最多能把地图分成多少块?(2)画 $4$ 个四边形围栏、$3$ 个圆形围栏、$2$ 条笔直的公路,最多能把地图分成多少块?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(增量规则):封闭围栏的新增块数 $=$ 它与已有图形的交点数;公路(直线)的新增块数 $=$ 交点数 $+1$。
  2. 第 2 步((1)):$1+2+\cdots+9=\underline{\quad}$,共 $\underline{\quad}$ 块。
  3. 第 3 步((2) 两条公路):共 $\underline{\quad}$ 块。
  4. 第 4 步((2) 四个四边形围栏):增量依次 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$,合计 $\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步((2) 三个圆形围栏):增量依次 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$,合计 $\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步((2) 合计):$\underline{\quad}$ 块。
第三套
题目:如果在一个平面上画出 $8$ 个四边形,最多可以把平面分成多少个部分?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(起点):$1$ 个四边形把平面分成 $2$ 个部分。
  2. 第 2 步(增量):两个四边形最多有 $\underline{\quad}$ 个交点(每条边与另一四边形最多交 $2$ 点,$4$ 条边共 $8$ 点),故第 $n$ 个四边形与前面 $n-1$ 个最多有 $8(n-1)$ 个交点,新增 $8(n-1)$ 个区域。
  3. 第 3 步(求和):$1+2+\cdots+7=\underline{\quad}$,增量合计 $8\times28=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(总数):$2+224=\underline{\quad}$ 个部分。
第三套
题目:在一个平面上画出 $5$ 个三角形、$2$ 个圆和 $3$ 条直线,最多可以把平面分成多少个部分?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先画直线):$3$ 条直线最多把平面分成 $1+(1+2+3)=\underline{\quad}$ 个部分。
  2. 第 2 步(三角形与已有图形的交点):一个三角形与一条直线最多 $2$ 个交点,与 $3$ 条直线共 $3\times2=\underline{\quad}$ 个;与另一个三角形最多 $6$ 个交点。
  3. 第 3 步(五个三角形的增量):依次为 $6$、$6+6=\underline{\quad}$、$6+12=\underline{\quad}$、$6+18=\underline{\quad}$、$6+24=\underline{\quad}$,合计 $6+12+18+24+30=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(圆的增量):一个圆与 $3$ 条直线最多 $6$ 点、与 $5$ 个三角形最多 $5\times6=\underline{\quad}$ 点、与另一个圆最多 $2$ 点。故两个圆依次新增 $6+30=\underline{\quad}$、$36+2=\underline{\quad}$,合计 $\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(合计):$7+90+74=\underline{\quad}$ 个部分。
3. 【原题 ch12-chaoyue-03】如图 $12\text{-}3$ 所示,阴影部分是一个圆环,$4$ 条直线最多可以把这个阴影分成多少个部分?
详细思路
是哪类问题:这是「圆环区域分割」问题:要数直线在**圆环内**(挖去小圆后的阴影)切出的有效段数。
关键切入点:关键在于:一条直线穿过圆环时,落在小圆内部的那一段**不算**在阴影里,所以段数要在「直线被大圆与已有直线截出的段数」里扣掉小圆内部那一段。第 $1$ 条直线把圆环分成 $2$ 部分;第 $2$ 条与大圆、与第 $1$ 条直线共 $5$ 个交点、形成 $4$ 条在圆内的线段,其中恰有 $1$ 条落在小圆内不计,故阴影内新增 $2$ 部分;第 $3$、$4$ 条同理各新增 $5$ 部分。
方法概述:逐条添加直线,数它在圆环阴影内的有效段数并累加。
规范步骤:
  1. 第 1 条直线:$2$ 个部分(把圆环切成两段)
  2. 第 2 条直线:$2+2=4$(在阴影内新增 2 部分)
  3. 第 3 条直线:$4+5=9$(与大圆及前两条直线共 6 个交点,阴影内新增 5 部分)
  4. 第 4 条直线:$9+5=14$(阴影内新增 5 部分)
  5. 写出答案:$14$
4. 【原题 ch12-chaoyue-04】用 $15$ 个 $1\times 2$ 的小纸片覆盖图 $12\text{-}4$,共有多少种不同的覆盖方法?
详细思路
是哪类问题:这是「特殊形状的骨牌覆盖」:图形是阶梯形,不能直接套 $n\times2$ 的斐波那契公式,要找阶梯层数与覆盖数之间的规律。
关键切入点:关键是从最简单的 $3\times2$ 方格表出发:它有 $3$ 种覆盖方法。观察阶梯形,每往上多加 $1$ 层,新增的那一层只能有固定的两种接法,于是覆盖方法数只增加 $2$ 种(不是成倍增长)。图 $12\text{-}4$ 的阶梯比 $3\times2$ 的方格表多 $6$ 层,故方法数为 $3+2\times6$。
方法概述:先算最简情形,再找出「每升高一层增加 2 种」的规律并累加。
规范步骤:
  1. 最简情形:$3\times2\ \text{方格表有}\ 3\ \text{种}$(斐波那契 $a_3=3$)
  2. 找增量规律:\text{每升高 }1\text{ 层增加 }2\text{ 种}(阶梯边缘的接法固定)
  3. 数层数:6\ \text{层}(图 12-4 比 $3\times2$ 多 6 层)
  4. 计算:$3+2\times6=15$
5. 【原题 ch12-chaoyue-05】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 $1$,如此进行下去直到得数为 $1$ 操作停止。问:经过 $9$ 次操作变为 $1$ 的数有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「逆向递推」题:正着枚举很难,倒过来从 $1$ 出发反推更清楚。
关键切入点:关键是把操作反过来看:能经过 $n$ 次操作变成 $1$ 的数,分两类——它是偶数时,它一定由「$n-1$ 步能变成 $1$ 的数」乘 $2$ 得到;它是奇数时,加 $1$ 后变成偶数,再往下走,恰好对应「$n-2$ 步能变成 $1$ 的数」。于是 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$,是斐波那契型。先验算小情形:$a_1=1$(即 $2$),$a_2=1$(即 $4$),$a_3=2$(即 $3,8$)。
方法概述:逆向按奇偶两种来源分类,得斐波那契递推后列表推到第 9 项。
规范步骤:
  1. 小情形:$a_1=1,\ a_2=1,\ a_3=2$(分别是 2;4;3 和 8)
  2. 递推式:$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$(偶数来源与奇数来源)
  3. 列表递推:$a_4=3,\ a_5=5,\ a_6=8$(递推)
  4. 继续递推:$a_7=13,\ a_8=21,\ a_9=34$(递推)
  5. 写出答案:$a_9=34$
第一套
题目: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 $1$,如此进行下去直到得数为 $1$ 操作停止。问:经过 $12$ 次操作变为 $1$ 的数有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(小情形):$a_1=1$(这个数是 $2$),$a_2=1$(这个数是 $4$),$a_3=\underline{\quad}$(这两个数是 $3$ 和 $8$)。
  2. 第 2 步(逆向分类):能 $n$ 步变成 $1$ 的数中,偶数由「$n-1$ 步能变成 $1$ 的数」乘 $2$ 得到,奇数对应「$n-2$ 步能变成 $1$ 的数」,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 12):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
第二套
题目:一台机器每处理一次货物:若件数是偶数就对半分走一半,若是奇数就先补进 $1$ 件(再等下一次处理)。一直处理到只剩 $1$ 件为止。问:恰好经过 $12$ 次处理后只剩 $1$ 件的初始件数有多少种?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(小情形):$a_1=1$(初始 $2$ 件),$a_2=1$(初始 $4$ 件),$a_3=\underline{\quad}$(初始 $3$ 或 $8$ 件)。
  2. 第 2 步(逆向分类):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 12):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
第三套
题目: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 $1$,直到得数为 $1$ 停止。问:经过 $11$ 次操作变为 $1$ 的数有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(小情形):$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(递推式):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 11):$a_{11}=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目: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 $1$,直到得数为 $1$ 停止。问:经过**不超过 $9$ 次**操作就能变为 $1$ 的数($1$ 本身不算)有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(明确要求):现在要的是恰好 $1,2,\cdots,9$ 次的**全部**情形之和,而不是只取第 $9$ 项。
  2. 第 2 步(先列出每一项):$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{\quad}$,$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(继续):$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(不重复性):一个数变成 $1$ 所需的次数是唯一确定的,所以各项之间没有重复,可以直接相加。
  5. 第 5 步(求和):$1+1+2+3+5+8+13+21+34=\underline{\quad}$ 个。
6. 【原题 ch12-chaoyue-06】如图 $12\text{-}5$ 所示,用 $4$ 种不同的颜色给图 $12\text{-}5$ 中的圆圈分别涂色,要求有线段连结的两个相邻的圆圈必须涂不同的颜色,共有多少种涂法?(不允许旋转、翻转)
详细思路
是哪类问题:这是「复杂图形染色」题:把图中的圆圈按结构分成三类,分步染色再相乘。
关键切入点:关键是**分步**:①中央的圆圈 $A$ 与很多圆圈相邻,先定它的颜色,有 $4$ 种;②中环上的 $6$ 个圆圈首尾相接成一个环,用传球法递推——固定其中一个的颜色时得 $11+11=22$ 种,再由对称性乘 $3$ 得 $66$ 种;③角上的 $3$ 个圆圈各自只与两个已染色且异色的圆圈相邻,每个都有 $2$ 种选择,共 $2^3=8$ 种。最后按分步乘法原理相乘。
方法概述:按中央、中环、角上三类分步染色,中环用环形传球法,最后相乘。
规范步骤:
  1. 染中央圆圈:$4\ \text{种}$(4 种颜色任选)
  2. 中环 6 个圆圈(固定首色):$11+11=22$(环形传球法递推)
  3. 中环用对称性:$22\times3=66$(首色有 3 种对称选择)
  4. 角上 3 个圆圈:$2\times2\times2=8$(每个各有 2 种选择)
  5. 分步相乘:$4\times66\times8=2112$(分步乘法原理)
7. 【原题 ch12-chaoyue-07】圆周上有 $15$ 个点 $A_1,A_2,\cdots,A_{15}$,以这些点为顶点连结 $5$ 个三角形,要求任意两个三角形没有公共点,共有多少种连结方式?
详细思路
是哪类问题:这是「不相交三角形」的卡塔兰型递推:$3n$ 个点连成 $n$ 个互不相交的三角形。
关键切入点:关键仍是盯住 $A_1$:$A_1$ 所在的三角形把其余点分成**三段**,每段的点数都必须是 $3$ 的倍数(否则那一段的点凑不成整数个三角形),且三段互不影响。设三段各含 $3a,3b,3c$ 个点($a+b+c=n-1$),则方法数为 $t_a t_b t_c$,于是 $t_n=\sum_{a+b+c=n-1}t_a t_b t_c$(约定 $t_0=1$)。
方法概述:按 $A_1$ 所在三角形把其余点分成三段分类,得三重卷积递推后逐项累加。
规范步骤:
  1. 最小情形:$t_0=1,\ t_1=1$(3 个点只有 1 种)
  2. 递推式:$t_n=\sum_{a+b+c=n-1}t_at_bt_c$(三段互相独立)
  3. 6 个点:$t_2=3\times(1\times1\times1)=3$($(a,b,c)$ 是 $1,0,0$ 的 3 种排法)
  4. 9 个点:$t_3=3\times3+3\times1=12$(按 $(2,0,0),(1,1,0),(1,1,1)$ 分类)
  5. 12 个点:$t_4=3\times12+6\times3+1\times1=55$(同上)
  6. 15 个点:$t_5=3\times55+6\times12+3\times9+3\times3=273$(按 $(4,0,0),(3,1,0),(2,2,0),(2,1,1)$ 分类)
第一套
题目:圆周上有 $18$ 个点 $A_1,A_2,\cdots,A_{18}$,以这些点为顶点连结 $6$ 个三角形,要求任意两个三角形没有公共点,共有多少种连结方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(递推式):看 $A_1$ 所在的三角形,它把其余点分成三段,各段点数都必须是 $3$ 的倍数,设为 $3a,3b,3c$($a+b+c=n-1$),三段互不影响,故 $t_n=\sum_{a+b+c=n-1}t_at_bt_c$,且 $t_0=t_1=1$。
  2. 第 2 步(先备好前几项):$t_2=3\times1=\underline{\quad}$;$t_3=3\times3+3\times1=\underline{\quad}$;$t_4=3\times12+6\times3+1=\underline{\quad}$;$t_5=3\times55+6\times12+3\times9+3\times3=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步($n=6$,按 $(a,b,c)$ 的取值分类):$(5,0,0)$ 型有 $3$ 种排法,贡献 $3\times273=\underline{\quad}$;$(4,1,0)$ 型有 $6$ 种排法,贡献 $6\times55=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续分类):$(3,2,0)$ 型有 $6$ 种排法,贡献 $6\times(12\times3)=\underline{\quad}$;$(3,1,1)$ 型有 $3$ 种排法,贡献 $3\times12=\underline{\quad}$;$(2,2,1)$ 型有 $3$ 种排法,贡献 $3\times(3\times3)=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(求和):$t_6=819+330+216+36+27=\underline{\quad}$ 种。
第二套
题目:$18$ 位同学围坐成一圈,要分成 $6$ 个三人小组,每组三人之间用绳子连成一个三角形,要求任意两个三角形的绳子都不接触(无公共点)。共有多少种分组方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化与递推式):同学就是圆周上的点,绳子三角形就是不相交三角形,仍有 $t_0=t_1=1$,$t_n=\sum_{a+b+c=n-1}t_at_bt_c$。
  2. 第 2 步(前几项):$t_2=\underline{\quad}$;$t_3=\underline{\quad}$;$t_4=\underline{\quad}$;$t_5=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步($n=6$ 的前两类):$(5,0,0)$ 贡献 $\underline{\quad}$;$(4,1,0)$ 贡献 $\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(其余三类):$(3,2,0)$ 贡献 $\underline{\quad}$;$(3,1,1)$ 贡献 $\underline{\quad}$;$(2,2,1)$ 贡献 $\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(求和):共 $\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:圆周上有 $15$ 个点 $A_1,A_2,\cdots,A_{15}$,连结 $5$ 个互不相交(无公共点)的三角形,且要求 $A_1A_2A_3$ 恰是其中一个三角形。共有多少种连结方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先固定):$A_1A_2A_3$ 已定,它把其余点全部留在同一段里,即 $A_4\sim A_{15}$ 这 $12$ 个点。
  2. 第 2 步(化为子问题):这 $12$ 个点要连成 $4$ 个互不相交的三角形,方法数就是 $t_4$。
  3. 第 3 步(算 $t_4$):$t_2=3\times1=\underline{\quad}$;$t_3=3\times3+3\times1=\underline{\quad}$;$t_4=3\times12+6\times3+1=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(写出答案):共 $\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:圆周上有 $21$ 个点 $A_1,A_2,\cdots,A_{21}$,以这些点为顶点连结 $7$ 个三角形,要求任意两个三角形没有公共点,共有多少种连结方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(备好前几项):$t_0=t_1=1$,$t_2=\underline{\quad}$,$t_3=\underline{\quad}$,$t_4=\underline{\quad}$,$t_5=\underline{\quad}$,$t_6=819+330+216+36+27=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步($n=7$,$a+b+c=6$,先看含大项的类):$(6,0,0)$ 有 $3$ 种排法,贡献 $3\times1428=\underline{\quad}$;$(5,1,0)$ 有 $6$ 种,贡献 $6\times273=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(继续):$(4,2,0)$ 有 $6$ 种,贡献 $6\times(55\times3)=\underline{\quad}$;$(4,1,1)$ 有 $3$ 种,贡献 $3\times55=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$(3,3,0)$ 有 $3$ 种,贡献 $3\times(12\times12)=\underline{\quad}$;$(3,2,1)$ 有 $6$ 种,贡献 $6\times(12\times3)=\underline{\quad}$;$(2,2,2)$ 只有 $1$ 种,贡献 $3\times3\times3=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(求和):$t_7=4284+1638+990+165+432+216+27=\underline{\quad}$ 种。
8. 【原题 ch12-chaoyue-08】有一年级到六年级的同学各一人,排成一列领取糖果。如果某个高年级的同学排在一个低年级的同学前面,那么这个低年级的同学就会产生一次"怨言"(一个人可以有多次"怨言")。在一种排列顺序里,我们把所有"怨言"的总数叫"怨言数"。例如:六位同学按下面的顺序排列:一年级、四年级、三年级、二年级、六年级、五年级,那么这六位同学产生的"怨言"次数依次为 $0,0,1,2,0,1$,这种排列的"怨言数"就是 $4$。请问:有多少种"怨言数"为 $7$ 的排列顺序?
详细思路
是哪类问题:这是「逆序数分布」的插入递推:把「怨言数」翻译成排列的逆序对个数,再用逐个插入最大数的方法列出分布表。
关键切入点:关键是插入法:已有 $n-1$ 个数的一个排列,把最大的数(第 $n$ 个人)插到某个位置——插在最后不增加逆序,插在倒数第 $2$ 个位置增加 $1$,……插在最前面增加 $n-1$。所以新表的第 $k$ 项 $=$ 旧表第 $k-(n-1)$ 项到第 $k$ 项之和(共 $n$ 项)。从 $n=1$ 的 $(1)$ 出发逐行递推到 $n=6$,读怨言数为 $7$ 的那一项。
方法概述:把怨言数看成逆序数,用「插入最大数」建立分布表并逐行递推。
规范步骤:
  1. $n=2$:$(1,1)$(逆序数 0、1 各 1 种)
  2. $n=3$:$(1,2,2,1)$(每项 = 上一行连续 3 项之和)
  3. $n=4$:$(1,3,5,6,5,3,1)$(每项 = 上一行连续 4 项之和)
  4. $n=5$:$(1,4,9,15,20,22,20,15,9,4,1)$(每项 = 上一行连续 5 项之和)
  5. $n=6$ 的第 7 项:$9+15+20+22+20+15=101$(上一行第 2~7 项之和)
  6. 写出答案:$101$
第一套
题目:有一年级到七年级的同学各一人,排成一列领取糖果。如果某个高年级的同学排在一个低年级的同学前面,那么这个低年级的同学就产生一次「怨言」。所有「怨言」的总数叫「怨言数」。请问:有多少种「怨言数」为 $9$ 的排列顺序?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):怨言数就是排列的**逆序数**(排在前面且更大的数对的个数)。
  2. 第 2 步(插入法的规则):把最大的数插入已有 $n-1$ 个数的排列:插在最后加 $0$,倒数第 $2$ 位加 $1$,……最前面加 $n-1$。所以新行第 $k$ 项 $=$ 上一行第 $k-(n-1)$ 到第 $k$ 项之和(共 $n$ 项)。
  3. 第 3 步(前几行):$n=1$ 行为 $(1)$;$n=2$ 行为 $(1,1)$;$n=3$ 行为 $(1,2,2,1)$;$n=4$ 行为 $(1,3,5,6,5,3,1)$。
  4. 第 4 步($n=5$ 行):第 $3$ 项 $=1+3+5=\underline{\quad}$,第 $4$ 项 $=1+3+5+6=\underline{\quad}$,第 $5$ 项 $=1+3+5+6+5=\underline{\quad}$,第 $6$ 项 $=3+5+6+5+3=\underline{\quad}$,整行为 $(1,4,9,15,20,22,20,15,9,4,1)$。
  5. 第 5 步($n=6$ 行):第 $4$ 项 $=1+4+9+15+20+22=\underline{\quad}$,第 $5$ 项 $=4+9+15+20+22+20=\underline{\quad}$,第 $6$ 项 $=9+15+20+22+20+15=\underline{\quad}$,整行为 $(1,5,14,29,49,71,90,101,101,90,71,49,29,14,5,1)$(下标从怨言数 $0$ 开始)。
  6. 第 6 步($n=7$ 行取怨言数 $9$):$=$ 上一行怨言数 $3\sim9$ 这 $7$ 项之和 $=29+49+71+90+101+101+90=\underline{\quad}$ 种。
第二套
题目:$7$ 本厚薄互不相同的书要摆成一排。如果一本厚书摆在一本薄书的左边,那么这本薄书就「抱怨」一次(一本书可以被抱怨多次)。所有抱怨次数的总和称为这排书的「抱怨数」。请问:抱怨数为 $9$ 的摆法有多少种?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):抱怨数就是排列的逆序数。
  2. 第 2 步(插入法规则):把最厚的书插入已有排列,插在最右加 $0$,往左每移一位加 $1$;故新行第 $k$ 项 $=$ 上一行连续 $n$ 项之和。
  3. 第 3 步(前几行):$(1)$;$(1,1)$;$(1,2,2,1)$;$(1,3,5,6,5,3,1)$。
  4. 第 4 步($n=5$ 行):第 $3\sim6$ 项分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步($n=6$ 行):第 $4\sim6$ 项分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步($n=7$ 行取抱怨数 $9$):$\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:有一年级到六年级的同学各一人排成一列,怨言数的定义同前。请问:有多少种「怨言数」为 $6$ 的排列顺序?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化与规则):怨言数即逆序数;新行第 $k$ 项 $=$ 上一行连续 $n$ 项之和。
  2. 第 2 步(前几行):$(1)$;$(1,1)$;$(1,2,2,1)$;$(1,3,5,6,5,3,1)$。
  3. 第 3 步($n=5$ 行):第 $3\sim6$ 项分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$,整行 $(1,4,9,15,20,22,20,15,9,4,1)$。
  4. 第 4 步($n=6$ 行取怨言数 $6$):$=$ 上一行怨言数 $1\sim6$ 这 $6$ 项之和 $=4+9+15+20+22+20=\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:有一年级到七年级的同学各一人排成一列,怨言数的定义同前。请问:怨言数为 $7$ **或** $8$ 的排列顺序共有多少种?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(前几行):$(1)$;$(1,1)$;$(1,2,2,1)$;$(1,3,5,6,5,3,1)$。
  2. 第 2 步($n=5$ 行):第 $3\sim6$ 项分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步($n=6$ 行):第 $4\sim6$ 项分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$,整行 $(1,5,14,29,49,71,90,101,101,90,71,49,29,14,5,1)$。
  4. 第 4 步($n=7$ 行、怨言数 $7$):$=$ 上一行怨言数 $1\sim7$ 这 $7$ 项之和 $=5+14+29+49+71+90+101=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步($n=7$ 行、怨言数 $8$):$=$ 上一行怨言数 $2\sim8$ 之和 $=14+29+49+71+90+101+101=\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步(两类相加,互不重叠):$359+455=\underline{\quad}$ 种。
9. 【原题 ch12-tuozhan-01】老师给小高布置了 $12$ 篇作文,规定他每天至少写 $1$ 篇。如果小高每天最多能写 $3$ 篇,那么共有多少种写完作文的方法?
详细思路
是哪类问题:这是「三阶递推计数」类问题:把 $12$ 篇作文按天分成若干份,每份 $1$、$2$ 或 $3$ 篇。
关键切入点:关键仍是看**最后一天**写了几篇:写 $1$ 篇则前面写完 $n-1$ 篇,写 $2$ 篇则前面写完 $n-2$ 篇,写 $3$ 篇则前面写完 $n-3$ 篇,三类不重不漏,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。这与「每天吃 $1\sim3$ 块巧克力」是同一个模型。
方法概述:按最后一天写 1、2、3 篇分三类,得三阶递推后列表累加到 12。
规范步骤:
  1. 最小情形:$a_1=1,\ a_2=2,\ a_3=4$(枚举)
  2. 三阶递推式:$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$(按最后一天分类)
  3. 列表递推:$a_4=7,\ a_5=13,\ a_6=24,\ a_7=44,\ a_8=81$(递推)
  4. 继续递推:$a_9=149,\ a_{10}=274,\ a_{11}=504,\ a_{12}=927$(递推)
  5. 写出答案:$a_{12}=927$
第一套
题目:老师给小高布置了 $15$ 篇作文,规定他每天至少写 $1$ 篇。如果小高每天最多能写 $3$ 篇,那么共有多少种写完作文的方法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(按最后一天分类):最后一天写 $1$、$2$ 或 $3$ 篇,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 15):$a_{13}=\underline{\quad}$,$a_{14}=\underline{\quad}$,$a_{15}=\underline{\quad}$。
第二套
题目:工厂接到 $15$ 台机器的检修任务,每天至少检修 $1$ 台、最多检修 $3$ 台,直到全部修完。共有多少种不同的检修安排?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$1$ 台 $1$ 种,$2$ 台 $2$ 种,$3$ 台 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(按最后一天分类):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 15):$a_{13}=\underline{\quad}$,$a_{14}=\underline{\quad}$,$a_{15}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:把 $15$ 写成若干个 $1$、$2$、$3$ 相加的形式(加数的顺序不同算作不同的写法),共有多少种写法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):每个加数就是「一天写的篇数」,问题与 $15$ 篇作文完全相同。$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(按最后一个加数分类):最后一个加数是 $1,2,3$ 之一,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 15):$a_{13}=\underline{\quad}$,$a_{14}=\underline{\quad}$,$a_{15}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:老师给小高布置了 $15$ 篇作文,规定他每天至少写 $1$ 篇、最多写 $4$ 篇,那么共有多少种写完作文的方法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=4$,$a_4=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(升为四阶):最后一天可写 $1,2,3,4$ 篇,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}+a_{n-4}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 15):$a_{13}=\underline{\quad}$,$a_{14}=\underline{\quad}$,$a_{15}=\underline{\quad}$。
10. 【原题 ch12-tuozhan-02】用 $10$ 个 $1\times 3$ 的长方形纸片覆盖一个 $10\times 3$ 的方格表,共有多少种覆盖方法?
详细思路
是哪类问题:这是「覆盖(铺砖)问题」类递推,但砖是 $1\times3$ 的,递推式变成隔三项相加。
关键切入点:关键仍看**最左一列**:要么竖放一块 $1\times3$ 正好盖住这一列(剩 $(n-1)\times3$),要么这一列只能由三块横放的砖铺成,且它们必须一起盖住最左的三列(剩 $(n-3)\times3$)。于是 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$。
方法概述:按最左一列竖放一块还是横放三块分类,得 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$,列表递推到 10。
规范步骤:
  1. 最小情形:$a_1=1,\ a_2=1,\ a_3=2$($1\times3$、$2\times3$ 只能全竖放;$3\times3$ 有全竖或三横两种)
  2. 按最左一列分类:$a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$(竖放一块或横放三块)
  3. 列表递推:$a_4=3,\ a_5=4,\ a_6=6,\ a_7=9$(递推)
  4. 继续递推:$a_8=13,\ a_9=19,\ a_{10}=28$(递推)
  5. 写出答案:$a_{10}=28$
第一套
题目:用 $1\times 3$ 的长方形纸片覆盖一个 $13\times 3$ 的方格表,共有多少种覆盖方法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{\quad}$(全竖放或三块横放)。
  2. 第 2 步(看最左一列):或竖放一块盖住该列(剩 $(n-1)\times3$),或横放三块盖住最左三列(剩 $(n-3)\times3$),故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=2+1=\underline{\quad}$,$a_5=3+1=\underline{\quad}$,$a_6=4+2=\underline{\quad}$,$a_7=6+3=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 13):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
第二套
题目:一面墙高 $3$ 块砖、长 $13$ 块砖,用 $1\times 3$ 的长条砖铺满(砖可横放也可竖放),共有多少种不同的铺法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):长 $1$、$2$ 时都只有 $1$ 种;长 $3$ 时有 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(看最左一列):竖放一块或横放三块,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 13):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:一条长 $12$ 米的小路,用长 $1$ 米和长 $3$ 米两种石板铺满(石板宽度都等于路宽,可任意先后排列),共有多少种铺法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):一块竖放砖 $\Leftrightarrow$ 一块 $1$ 米石板,三块横放砖 $\Leftrightarrow$ 一块 $3$ 米石板,于是仍有 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$,且 $a_1=1,a_2=1,a_3=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(推到 12):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:一条长 $13$ 米的小路,用长 $1$ 米和长 $3$ 米两种石板铺满,且要求 $3$ 米的石板**至少用 $2$ 块**。共有多少种铺法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先求总数):由 $a_1=1,a_2=1,a_3=2$ 与 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$ 递推:$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(继续推到 13):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(减去 $3$ 米石板用 $0$ 块的):全用 $1$ 米石板只有 $\underline{\quad}$ 种。
  4. 第 4 步(减去恰好用 $1$ 块的):此时是 $1$ 块 $3$ 米加上 $10$ 块 $1$ 米,共 $11$ 块石板排成一排,只要定出那块 $3$ 米石板排在第几位即可,有 $\underline{\quad}$ 种。
  5. 第 5 步(用补集):$88-1-11=\underline{\quad}$ 种。
11. 【原题 ch12-tuozhan-03】现有 $14$ 块糖,如果墨莫每天吃奇数块糖,直到吃完,共有多少种吃法?
详细思路
是哪类问题:这是「整数有序拆分成奇数」的递推计数:把 $14$ 拆成若干个奇数之和(顺序不同算不同吃法)。
关键切入点:关键是从小到大列表找规律:$1,1,2,3,5,8,\cdots$ 正是斐波那契,于是 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。可以这样理解:把最后一天吃的奇数块 $2k+1$ 与前面情形对应起来后,恰好得到「前一项 + 前两项」的关系。
方法概述:列表找出斐波那契型递推 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$,再推到 14。
规范步骤:
  1. 小情形枚举:$a_1=1,\ a_2=1,\ a_3=2,\ a_4=3$($1$;$1+1$;$3$、$1+1+1$;$1+3$、$3+1$、$1+1+1+1$)
  2. 发现递推:$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$(斐波那契型)
  3. 列表递推:$a_5=5,\ a_6=8,\ a_7=13,\ a_8=21,\ a_9=34$(递推)
  4. 继续递推:$a_{10}=55,\ a_{11}=89,\ a_{12}=144,\ a_{13}=233,\ a_{14}=377$(递推)
  5. 写出答案:$a_{14}=377$
第一套
题目:现有 $16$ 块糖,如果墨莫每天吃奇数块糖,直到吃完,共有多少种吃法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(枚举小情形):$1$ 块 $1$ 种;$2$ 块只有 $1+1$,$1$ 种;$3$ 块有 $3$、$1+1+1$,$\underline{\quad}$ 种;$4$ 块有 $1+3,3+1,1+1+1+1$,$\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(发现规律):$1,1,2,3,\cdots$ 是斐波那契型,即 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 16):$a_{14}=\underline{\quad}$,$a_{15}=\underline{\quad}$,$a_{16}=\underline{\quad}$。
第二套
题目:仓库里有 $16$ 箱货物要搬完,工人每天搬走奇数箱($1,3,5,\cdots$ 箱都可以),直到搬完。共有多少种不同的搬运安排?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(枚举小情形):$1$ 箱 $1$ 种;$2$ 箱 $1$ 种;$3$ 箱 $\underline{\quad}$ 种;$4$ 箱 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(发现规律):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 16):$a_{14}=\underline{\quad}$,$a_{15}=\underline{\quad}$,$a_{16}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:一段楼梯共 $15$ 级台阶,每一步都要迈奇数级台阶($1$ 级、$3$ 级、$5$ 级……都可以)。走完这 $15$ 级台阶共有多少种走法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):每步迈的级数就是「每天吃的块数」,仍是把 $15$ 有序拆成若干奇数之和。$a_1=1,\ a_2=1,\ a_3=\underline{\quad}$,$a_4=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(递推):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 15):$a_{14}=\underline{\quad}$,$a_{15}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:现有 $16$ 块糖,如果墨莫每天吃**偶数**块糖(每天至少吃 $2$ 块),直到吃完,共有多少种吃法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(想到转化):每天吃的都是偶数块,把每天的块数都除以 $2$,问题就变成「把 $16\div2=\underline{\quad}$ 有序拆成若干个正整数之和」。
  2. 第 2 步(用挡板法):把 $8$ 个单位排成一排,相邻单位之间有 $8-1=\underline{\quad}$ 个空隙,每个空隙可断可不断,断开处就是换一天。
  3. 第 3 步(分步乘法):每个空隙有 $2$ 种选择,共 $2^{7}=2\times2\times2\times2\times2\times2\times2=\underline{\quad}$ 种。
  4. 第 4 步(写出答案):共 $\underline{\quad}$ 种吃法。
12. 【原题 ch12-tuozhan-04】平面上有六条直线,这六条直线把平面分成了 $16$ 个区域。现在往该平面上添加第七条直线,请问:添加该直线后,平面上最多会增加多少个区域?
详细思路
是哪类问题:这是「平面分割」的增量问题:只问新添的一条直线最多能增加多少个区域。
关键切入点:关键在于「新增区域数 $=$ 新直线被切成的段数」:第七条直线与前面 $6$ 条最多交于 $6$ 个点,这 $6$ 个点把它切成 $7$ 段;每一段都落在某个原有区域内,把那个区域一分为二,所以最多新增 $7$ 个区域。注意题中「原来分成 $16$ 个区域」并不影响增量。
方法概述:新增区域数 = 新直线上的交点数 + 1(即被切成的段数)。
规范步骤:
  1. 算交点:$6\ \text{个}$(与前面 6 条直线各交 1 点)
  2. 算段数:$6+1=7\ \text{段}$($k$ 个点把直线分成 $k+1$ 段)
  3. 每段增一个区域:$+7$(每段把一个原有区域一分为二)
  4. 写出答案:$7$
第一套
题目:平面上有十一条直线,现在往该平面上添加第十二条直线,请问:添加该直线后,平面上最多会增加多少个区域?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(算交点):第十二条直线与前面 $11$ 条直线最多各交于 $1$ 点,共 $\underline{\quad}$ 个交点。
  2. 第 2 步(算段数):$11$ 个交点把这条直线分成 $11+1=\underline{\quad}$ 段。
  3. 第 3 步(每段增一个区域):每一段都落在某个原有区域内,把它一分为二,故最多增加 $\underline{\quad}$ 个区域。
第二套
题目:一张大纸上已经画了 $11$ 条笔直的折线(都是直线),现在再画第 $12$ 条直线,最多能让纸面上的区域数增加多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(算交点):新直线与已有 $11$ 条直线最多交于 $\underline{\quad}$ 个点。
  2. 第 2 步(算段数):被分成 $\underline{\quad}$ 段。
  3. 第 3 步(增量):最多增加 $\underline{\quad}$ 个区域。
第三套
题目:平面上已经画了 $6$ 个圆,现在再添加第 $7$ 个圆,最多会增加多少个区域?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(算交点):两个圆最多有 $2$ 个交点,故第 $7$ 个圆与前面 $6$ 个圆最多有 $6\times2=\underline{\quad}$ 个交点。
  2. 第 2 步(算段数):圆周是**封闭**曲线,$12$ 个点把圆周分成 $\underline{\quad}$ 段弧(不像直线要 $+1$)。
  3. 第 3 步(增量):每段弧把一个原有区域一分为二,故最多增加 $\underline{\quad}$ 个区域。
第三套
题目:平面上已经画了 $6$ 条直线和 $2$ 个圆,现在再添加第七条直线,最多会增加多少个区域?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(与直线的交点):新直线与已有 $6$ 条直线最多各交 $1$ 点,共 $\underline{\quad}$ 个。
  2. 第 2 步(与圆的交点):一条直线与一个圆最多交于 $2$ 点,与 $2$ 个圆共 $2\times2=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(算总交点与段数):共 $6+4=\underline{\quad}$ 个交点,把新直线分成 $10+1=\underline{\quad}$ 段。
  4. 第 4 步(增量):每段把一个原有区域一分为二,最多增加 $\underline{\quad}$ 个区域。
13. 【原题 ch12-tuozhan-05】如果在一个平面上画出 $8$ 条直线,最多可以把平面分成几个部分?如果画 $8$ 个圆,最多可以把平面分成几个部分?
详细思路
是哪类问题:这是「平面分割」的累加问题:分别求 $n$ 条直线、$n$ 个圆最多把平面分成几部分。
关键切入点:关键是把上一题的增量结论逐个累加。直线:第 $k$ 条最多新增 $k$ 个区域,故 $1+(1+2+\cdots+n)$;圆:第 $k$ 个圆与前 $k-1$ 个圆最多交于 $2(k-1)$ 点,圆周被分成 $2(k-1)$ 段弧,故新增 $2(k-1)$ 个区域,从 $1$ 个圆的 $2$ 部分开始累加。
方法概述:逐个添加图形,把每次的增量累加起来。
规范步骤:
  1. 直线增量:$+1,+2,\cdots,+8$(第 $k$ 条被切成 $k$ 段)
  2. 直线累加:$1+(1+2+\cdots+8)=1+36=37$(等差数列求和)
  3. 圆的增量:$2,+2,+4,+6,\cdots,+14$(第 $k$ 个圆新增 $2(k-1)$)
  4. 圆累加:$2+(2+4+6+8+10+12+14)=2+56=58$(等差数列求和)
  5. 写出答案:$37\ \text{与}\ 58$
第一套
题目:如果在一个平面上画出 $12$ 条直线,最多可以把平面分成几个部分?如果画 $12$ 个圆,最多可以把平面分成几个部分?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(直线的增量):第 $k$ 条直线与前面 $k-1$ 条最多交于 $k-1$ 点,被分成 $k$ 段,新增 $k$ 个区域。
  2. 第 2 步(直线求和):$1+2+\cdots+12=\dfrac{12\times13}{2}=\underline{\quad}$,故共 $1+78=\underline{\quad}$ 个部分。
  3. 第 3 步(圆的增量):第 $k$ 个圆与前面 $k-1$ 个圆最多交于 $2(k-1)$ 点,圆周被分成 $2(k-1)$ 段弧,新增 $2(k-1)$ 个区域。
  4. 第 4 步(圆求和):新增量依次为 $2,4,6,\cdots,22$,$2+4+\cdots+22=\dfrac{(2+22)\times11}{2}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(圆的总数):从 $1$ 个圆的 $2$ 部分起算,共 $2+132=\underline{\quad}$ 个部分。
第二套
题目:在一块很大的草坪上,用 $12$ 条笔直的绳子拉出分区,最多能把草坪分成几块?如果改用 $12$ 个圆形围栏呢?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(绳子的增量):第 $k$ 条绳子最多新增 $k$ 块。
  2. 第 2 步(求和):$1+2+\cdots+12=\underline{\quad}$,共 $\underline{\quad}$ 块。
  3. 第 3 步(围栏的增量):第 $k$ 个圆形围栏最多新增 $2(k-1)$ 块。
  4. 第 4 步(求和):$2+4+\cdots+22=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(总数):共 $\underline{\quad}$ 块。
第三套
题目:如果在一个平面上画出 $10$ 条直线,最多可以把平面分成几个部分?如果画 $10$ 个圆呢?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(直线求和):$1+2+\cdots+10=\dfrac{10\times11}{2}=\underline{\quad}$,共 $1+55=\underline{\quad}$ 个部分。
  2. 第 2 步(圆的增量):依次为 $2,4,6,\cdots,18$。
  3. 第 3 步(圆求和):$2+4+\cdots+18=\dfrac{(2+18)\times9}{2}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(圆的总数):$2+90=\underline{\quad}$ 个部分。
第三套
题目:在一个平面上先画 $8$ 条直线,再画 $8$ 个圆,最多可以把平面分成多少个部分?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先画直线):$8$ 条直线最多分成 $1+(1+2+\cdots+8)=1+36=\underline{\quad}$ 个部分。
  2. 第 2 步(每个圆与直线的交点):一个圆与一条直线最多交 $2$ 点,与 $8$ 条直线共 $8\times2=\underline{\quad}$ 个点。
  3. 第 3 步(第 $k$ 个圆的增量):再加上与前面 $k-1$ 个圆的 $2(k-1)$ 个交点,故第 $k$ 个圆新增 $16+2(k-1)$ 个区域,依次为 $16,18,20,22,24,26,28,\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(圆的增量求和):$16+18+20+22+24+26+28+30=\dfrac{(16+30)\times8}{2}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(合计):$37+184=\underline{\quad}$ 个部分。
14. 【原题 ch12-tuozhan-06】四个人分别穿着红、黄、绿、蓝四种颜色的球衣练习传球,每人都可以把球传给另外三个人中的任意一个。先由红衣人发球,并作为第 $1$ 次传球,经过 $8$ 次传球后球仍然回到红衣人手中。请问:整个传球过程共有多少种不同的可能?
详细思路
是哪类问题:这是「传球法」类状态递推,只是人数由 $3$ 人变成 $4$ 人,状态列也变成 $4$ 列。
关键切入点:关键仍是状态转移:球传到某人手中,说明上一次球在**另外三人**手中,所以「新值 $=$ 另外三人的旧值之和 $=$ 上一行总和 $-$ 自己的旧值」。红衣人发球,起始行 $(1,0,0,0)$,推到第 $8$ 行读红那一列。
方法概述:列四列表做状态递推:新值 = 上一行总和减去自己,推到第 8 次读红色列。
规范步骤:
  1. 起始:$(\text{红},\text{黄},\text{绿},\text{蓝})=(1,0,0,0)$(红衣人持球)
  2. 第 1、2 次:$(0,1,1,1)\to(3,2,2,2)$(新值 = 另外三人旧值之和)
  3. 第 3、4 次:$(6,7,7,7)\to(21,20,20,20)$(同上)
  4. 第 5、6 次:$(60,61,61,61)\to(183,182,182,182)$(同上)
  5. 第 7、8 次:$(546,547,547,547)\to(1641,1640,1640,1640)$(同上)
  6. 读红色列:$1641$(要求球回到红衣人手中)
第一套
题目:四个人分别穿着红、黄、绿、蓝四种颜色的球衣练习传球,每人都可以把球传给另外三个人中的任意一个。先由红衣人发球(作为第 $1$ 次传球),经过 $10$ 次传球后球仍然回到红衣人手中。请问:整个传球过程共有多少种不同的可能?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与规则):记 $(\text{红},\text{黄},\text{绿},\text{蓝})$,起始 $(1,0,0,0)$;新值 $=$ 另外三人旧值之和。
  2. 第 2 步(第 1~3 次):$(0,1,1,1)$;第 2 次红 $=1+1+1=\underline{\quad}$,得 $(3,2,2,2)$;第 3 次红 $=2+2+2=\underline{\quad}$,得 $(6,7,7,7)$。
  3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次红 $=7\times3=\underline{\quad}$,得 $(21,20,20,20)$;第 5 次红 $=20\times3=\underline{\quad}$,得 $(60,61,61,61)$。
  4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次红 $=61\times3=\underline{\quad}$;第 7 次红 $=182\times3=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(第 8~10 次):第 8 次红 $=547\times3=\underline{\quad}$;第 9 次红 $=1640\times3=\underline{\quad}$;第 10 次红 $=4921\times3=\underline{\quad}$。
第二套
题目:四台服务器 $A,B,C,D$ 之间转发一个数据包,每台服务器都可以把它转发给另外三台中的任意一台。数据包从 $A$ 发出(作为第 $1$ 次转发),经过 $10$ 次转发后又回到 $A$。共有多少种不同的转发路径?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与规则):记 $(A,B,C,D)$,起始 $(1,0,0,0)$;新值 $=$ 另外三台的旧值之和。
  2. 第 2 步(第 1~3 次):$(0,1,1,1)$;第 2 次 $A=\underline{\quad}$;第 3 次 $A=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 4、5 次):$A$ 分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(第 6、7 次):$A$ 分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(第 8~10 次):$A$ 分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
第三套
题目:四个人分别穿着红、黄、绿、蓝四种颜色的球衣练习传球,每人都可以把球传给另外三个人中的任意一个。先由红衣人发球(作为第 $1$ 次传球),经过 $8$ 次传球后球在**黄**衣人手中,共有多少种不同的可能?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表):起始 $(\text{红},\text{黄},\text{绿},\text{蓝})=(1,0,0,0)$,新值 $=$ 另外三人旧值之和。
  2. 第 2 步(第 1~3 次):$(0,1,1,1)$;第 2 次黄 $=1+0+1=\underline{\quad}$,得 $(3,2,2,2)$;第 3 次黄 $=3+2+2=\underline{\quad}$,得 $(6,7,7,7)$。
  3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次黄 $=6+7+7=\underline{\quad}$,得 $(21,20,20,20)$;第 5 次黄 $=21+20+20=\underline{\quad}$,得 $(60,61,61,61)$。
  4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次黄 $=60+61+61=\underline{\quad}$;第 7 次黄 $=183+182+182=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(第 8 次并读黄列):黄 $=546+547+547=\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:五个人练习传球,每人都可以把球传给另外四个人中的任意一个。先由甲发球(作为第 $1$ 次传球),经过 $8$ 次传球后球仍然回到甲的手中,共有多少种不同的可能?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(改成五列):记 $(\text{甲},\text{乙},\text{丙},\text{丁},\text{戊})$,起始 $(1,0,0,0,0)$;新值 $=$ **另外四人**旧值之和。
  2. 第 2 步(第 1~3 次):$(0,1,1,1,1)$;第 2 次甲 $=1\times4=\underline{\quad}$,得 $(4,3,3,3,3)$;第 3 次甲 $=3\times4=\underline{\quad}$,得 $(12,13,13,13,13)$。
  3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次甲 $=13\times4=\underline{\quad}$,得 $(52,51,51,51,51)$;第 5 次甲 $=51\times4=\underline{\quad}$,得 $(204,205,205,205,205)$。
  4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次甲 $=205\times4=\underline{\quad}$,得 $(820,819,819,819,819)$;第 7 次甲 $=819\times4=\underline{\quad}$,得 $(3276,3277,3277,3277,3277)$。
  5. 第 5 步(第 8 次并读甲列):甲 $=3277\times4=\underline{\quad}$ 种。
15. 【原题 ch12-tuozhan-07】如图 $12\text{-}2$ 所示,一个圆环被分成 $8$ 部分,现将每一部分染上红、黄、蓝三种颜色之一,要求相邻两部分颜色不同,共有多少种染色方法?
详细思路
是哪类问题:这是「环形相邻不同色」染色问题,用传球法沿环递推,最后用对称性放大。
关键切入点:关键分两步:第一步先**固定** $A$ 染红,沿 $A\to B\to \cdots \to H$ 逐格递推(每格某色的方法数 $=$ 上一格另外两色之和);推到 $H$ 时因为 $H$ 与 $A$ 相邻,去掉红色那一项。第二步再用对称性:$A$ 染黄、染蓝与染红完全对称,所以总数是 $3$ 倍。
方法概述:先固定首格颜色做环上传球法递推,末格去掉与首格同色项,再乘颜色数 3。
规范步骤:
  1. 固定 $A$ 染红:$(1,0,0)$(先算 $A$ 为红的情形)
  2. $B\sim D$:$(0,1,1)\to(2,1,1)\to(2,3,3)$(新值 = 上一格另外两色之和)
  3. $E\sim G$:$(6,5,5)\to(10,11,11)\to(22,21,21)$(同上)
  4. $H$:$(42,43,43)$(同上)
  5. 去掉红色项:$43+43=86$($H$ 与 $A$ 相邻不能同色)
  6. 用对称性:$86\times3=258$($A$ 染三色对称)
第一套
题目:一个圆环被分成 $10$ 部分,现将每一部分染上红、黄、蓝三种颜色之一,要求相邻两部分颜色不同,共有多少种染色方法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先固定首格):设第 $1$ 部分染红,起始行 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$;转移规则是「某格染某色的方法数 $=$ 上一格染另外两色的方法数之和」。
  2. 第 2 步(第 2~5 格):$(0,1,1)$;第 3 格红 $=1+1=\underline{\quad}$,得 $(2,1,1)$;第 4 格黄 $=2+1=\underline{\quad}$,得 $(2,3,3)$;第 5 格红 $=3+3=\underline{\quad}$,得 $(6,5,5)$。
  3. 第 3 步(第 6~8 格):第 6 格红 $=5+5=\underline{\quad}$,得 $(10,11,11)$;第 7 格红 $=11+11=\underline{\quad}$,得 $(22,21,21)$;第 8 格红 $=21+21=\underline{\quad}$,得 $(42,43,43)$。
  4. 第 4 步(第 9、10 格):第 9 格红 $=43+43=\underline{\quad}$,得 $(86,85,85)$;第 10 格红 $=85+85=\underline{\quad}$,得 $(170,171,171)$。
  5. 第 5 步(首尾相邻 + 对称性):第 $10$ 格不能染红,故首格为红时有 $171+171=\underline{\quad}$ 种;首格三色对称,总数 $=342\times3=\underline{\quad}$ 种。
第二套
题目:一个圆形转盘被均分成 $10$ 个扇形格,要给每格涂上红、黄、蓝三色之一,相邻两格颜色必须不同。共有多少种涂色方法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先固定首格为红):起始行 $(1,0,0)$,转移规则同上。
  2. 第 2 步(第 2~5 格):$(0,1,1)$;第 3 格红 $=\underline{\quad}$;第 4 格黄 $=\underline{\quad}$;第 5 格红 $=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 6~8 格):红分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(第 9、10 格):红分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(首尾相邻 + 对称性):首格为红时 $\underline{\quad}$ 种,总数 $\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:一个圆环被分成 $8$ 部分,用红、黄、蓝三种颜色染色,相邻两部分颜色不同,且**第 $1$ 部分必须染红色**。共有多少种染色方法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(起始行):第 $1$ 部分染红,$(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$。
  2. 第 2 步(第 2~5 格):$(0,1,1)$;第 3 格红 $=\underline{\quad}$;第 4 格黄 $=\underline{\quad}$;第 5 格红 $=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 6~8 格):第 6 格红 $=\underline{\quad}$;第 7 格红 $=\underline{\quad}$;第 8 格红 $=\underline{\quad}$,得 $(42,43,43)$。
  4. 第 4 步(首尾相邻):第 $8$ 格与第 $1$ 格相邻不能染红,答案 $=43+43=\underline{\quad}$ 种(这一问不必再乘 $3$)。
第三套
题目:一个圆环被分成 $8$ 部分,现将每一部分染上红、黄、蓝、绿**四**种颜色之一,要求相邻两部分颜色不同,共有多少种染色方法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列四列):设第 $1$ 部分染红,起始行 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝},\text{绿})=(1,0,0,0)$;某格染某色的方法数 $=$ 上一格染**另外三色**的方法数之和。
  2. 第 2 步(第 2~4 格):$(0,1,1,1)$;第 3 格红 $=1+1+1=\underline{\quad}$,得 $(3,2,2,2)$;第 4 格红 $=2+2+2=\underline{\quad}$,得 $(6,7,7,7)$。
  3. 第 3 步(第 5、6 格):第 5 格红 $=7\times3=\underline{\quad}$,得 $(21,20,20,20)$;第 6 格红 $=20\times3=\underline{\quad}$,得 $(60,61,61,61)$。
  4. 第 4 步(第 7、8 格):第 7 格红 $=61\times3=\underline{\quad}$,得 $(183,182,182,182)$;第 8 格红 $=182\times3=\underline{\quad}$,得 $(546,547,547,547)$。
  5. 第 5 步(首尾相邻 + 对称性):第 $8$ 格不能染红,首格为红时有 $547\times3=\underline{\quad}$ 种;首格有 $4$ 种对称选择,总数 $=1641\times4=\underline{\quad}$ 种。
16. 【原题 ch12-tuozhan-08】圆周上有 $10$ 个点 $A_1,A_2,\cdots,A_{10}$,以这些点为端点连结 $5$ 条线段,要求任两条线段之间都没有公共点,共有多少种连结方式?
详细思路
是哪类问题:这是「不相交弦」的卡塔兰型递推:$2n$ 个点两两连成 $n$ 条互不相交的弦。
关键切入点:关键在于盯住 $A_1$:$A_1$ 连出的那条弦必须把其余点分成**两段且每段点数都是偶数**(否则剩下的点无法两两配对)。设 $A_1$ 与它右边隔了 $2i$ 个点的那个点相连,则弦的一侧有 $2i$ 个点、另一侧有 $2(n-1-i)$ 个点,两侧各自独立地做同类问题,于是 $C_n=\sum_{i=0}^{n-1}C_i\,C_{n-1-i}$(约定 $C_0=1$)。
方法概述:按 $A_1$ 连向谁分类,两侧点数各为偶数、彼此独立,得卡塔兰递推后逐项累加。
规范步骤:
  1. 最小情形:$C_0=1,\ C_1=1$(0 个点 1 种(空);2 个点只能连 1 条弦)
  2. 递推式:$C_n=C_0C_{n-1}+C_1C_{n-2}+\cdots+C_{n-1}C_0$(按 $A_1$ 所连的点分类)
  3. $4$ 个点:$C_2=1\times1+1\times1=2$(递推)
  4. $6$、$8$ 个点:$C_3=1+1+... =5,\ C_4=14$(递推)
  5. $10$ 个点:$C_5=14+5+4+5+14=42$(递推)
第一套
题目:圆周上有 $14$ 个点 $A_1,A_2,\cdots,A_{14}$,以这些点为端点连结 $7$ 条线段,要求任两条线段之间都没有公共点,共有多少种连结方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$C_0=1$(没有点,算 $1$ 种),$C_1=1$($2$ 个点只能连 $1$ 条弦)。
  2. 第 2 步(递推式):看 $A_1$ 连向谁——这条弦把其余点分成两段,两段点数都必须是偶数,两段互不影响,故 $C_n=C_0C_{n-1}+C_1C_{n-2}+\cdots+C_{n-1}C_0$。
  3. 第 3 步($4$、$6$ 个点):$C_2=1\times1+1\times1=\underline{\quad}$;$C_3=1\times2+1\times1+2\times1=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步($8$、$10$ 个点):$C_4=1\times5+1\times2+2\times1+5\times1=\underline{\quad}$;$C_5=1\times14+1\times5+2\times2+5\times1+14\times1=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步($12$、$14$ 个点):$C_6=1\times42+1\times14+2\times5+5\times2+14\times1+42\times1=\underline{\quad}$;$C_7=1\times132+1\times42+2\times14+5\times5+14\times2+42\times1+132\times1=\underline{\quad}$。
第二套
题目:$14$ 位同学围坐成一圈做「两两击掌」游戏,每人恰好与另一人击掌一次(共 $7$ 对),且任意两对同学的手臂都不能交叉。共有多少种不同的配对方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):把同学看成圆周上的点,一次击掌就是一条弦,「手臂不交叉」就是「弦互不相交」。$C_0=1,\ C_1=1$。
  2. 第 2 步(递推式):按第 $1$ 位同学与谁击掌分类,两侧人数都必须是偶数,故 $C_n=C_0C_{n-1}+\cdots+C_{n-1}C_0$。
  3. 第 3 步($4$、$6$ 人):$C_2=\underline{\quad}$;$C_3=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步($8$、$10$ 人):$C_4=\underline{\quad}$;$C_5=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步($12$、$14$ 人):$C_6=\underline{\quad}$;$C_7=\underline{\quad}$。
第三套
题目:用 $6$ 个左括号「$($」和 $6$ 个右括号「$)$」排成一排,要求从左往右数到任何位置时,右括号的个数都不超过左括号的个数(即括号能正确配对)。共有多少种排法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):把左括号看成弦的一个端点、右括号看成另一个端点,「括号正确配对」与「弦互不相交」是同一件事,仍有 $C_0=1,\ C_1=1$ 与 $C_n=C_0C_{n-1}+\cdots+C_{n-1}C_0$。
  2. 第 2 步($2$、$3$ 对):$C_2=\underline{\quad}$;$C_3=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步($4$、$5$ 对):$C_4=\underline{\quad}$;$C_5=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步($6$ 对):$C_6=\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:圆周上有 $12$ 个点 $A_1,A_2,\cdots,A_{12}$,连结 $6$ 条互不相交(无公共点)的线段,且要求 $A_1$ 与 $A_2$ **不**相连。共有多少种连结方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先求总数):由 $C_0=C_1=1$、$C_n=C_0C_{n-1}+\cdots+C_{n-1}C_0$ 递推,$C_2=\underline{\quad}$,$C_3=\underline{\quad}$,$C_4=\underline{\quad}$,$C_5=\underline{\quad}$,$C_6=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(数反面):若 $A_1$ 与 $A_2$ 相连,这条弦把其余 $10$ 个点全留在同一侧,它们要连成 $5$ 条互不相交的弦,方法数就是 $C_5=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(用补集):所求 $=132-42=\underline{\quad}$ 种。
17. 【原题 ch12-tuozhan-09】由 $1,3,4$ 组成的各位数字之和为 $9$ 的多位数共有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「数字和固定的多位数计数」:每一位只能是 $1,3,4$,各位数字之和恰为 $9$,位数不限。
关键切入点:关键是把它看成「把 $9$ 有序拆成若干个 $1,3,4$ 之和」。按**最后一位**是 $1$、$3$ 还是 $4$ 分类,剩下的部分就是和为 $n-1$、$n-3$、$n-4$ 的同类问题,于是 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$(约定 $a_0=1$,负下标记 $0$)。
方法概述:按最后一位是 1、3、4 分三类,得 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$,列表递推到 9。
规范步骤:
  1. 最小情形:$a_0=1,\ a_1=1,\ a_2=1,\ a_3=2$(和为 3 时有 $1{+}1{+}1$ 与 $3$)
  2. 递推式:$a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$(按最后一位分类)
  3. 列表递推:$a_4=4,\ a_5=6,\ a_6=9$(递推)
  4. 继续递推:$a_7=15,\ a_8=25,\ a_9=40$(递推)
  5. 写出答案:$a_9=40$
第一套
题目:由 $1,3,4$ 组成的各位数字之和为 $12$ 的多位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_0=1$,$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{\quad}$($1{+}1{+}1$ 与 $3$)。
  2. 第 2 步(按最后一位分类):最后一位是 $1$、$3$ 或 $4$,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=2+1+1=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 12):$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
第二套
题目:小胖用面值 $1$ 元、$3$ 元、$4$ 元的三种代金券去付款,恰好付清 $12$ 元。如果把交出代金券的先后顺序也算进去(顺序不同算不同付法),共有多少种付法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_0=1$,$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(按最后一张券分类):最后一张是 $1$ 元、$3$ 元或 $4$ 元,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 12):$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:由 $1,2,5$ 组成的各位数字之和为 $9$ 的多位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_0=1$,$a_1=1$,$a_2=\underline{\quad}$($1{+}1$ 与 $2$),$a_3=\underline{\quad}$($1{+}1{+}1,\,1{+}2,\,2{+}1$)。
  2. 第 2 步(按最后一位分类):最后一位是 $1$、$2$ 或 $5$,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-5}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=3+2=\underline{\quad}$,$a_5=5+3+1=\underline{\quad}$,$a_6=9+5+1=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_7=15+9+2=\underline{\quad}$,$a_8=26+15+3=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 9):$a_9=44+26+5=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:由 $1,3,4$ 组成的各位数字之和为 $12$ 的多位数中,**至少含有一个数字 $4$** 的有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先求总数):由 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$($a_0=a_1=a_2=1,\ a_3=2$)递推:$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(继续推到 12):$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(数反面:一个 $4$ 都不含):这时只能用 $1$ 和 $3$,递推变成 $b_n=b_{n-1}+b_{n-3}$,$b_0=b_1=b_2=1$;于是 $b_3=\underline{\quad}$,$b_4=\underline{\quad}$,$b_5=\underline{\quad}$,$b_6=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续推 $b$):$b_7=\underline{\quad}$,$b_8=\underline{\quad}$,$b_9=\underline{\quad}$,$b_{10}=\underline{\quad}$,$b_{11}=\underline{\quad}$,$b_{12}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(用补集):$169-60=\underline{\quad}$ 个。
18. 【原题 ch12-tuozhan-10】在有些多位数的各位数字中,奇数的个数比偶数的个数多,例如 $1370$、$36712$ 等。请问:在 $1$ 至 $10000$ 中有多少个这样的多位数?
详细思路
是哪类问题:这是「按位数分类的数位计数」:统计 $1\sim10000$ 中奇数数字个数多于偶数数字个数的数。
关键切入点:关键是先按**位数**分类,再在每一类里按奇数位的个数计数。$k$ 位数中恰有 $j$ 个数位是奇数的个数为 $C_k^j\times5^k-C_{k-1}^{j}\times5^{k-1}$:前一项是把 $k$ 个位置随便填(奇位 $5$ 选 $1$、偶位也是 $0,2,4,6,8$ 共 $5$ 选 $1$),后一项减去首位为 $0$($0$ 是偶数)的不合法情形。最后 $10000$ 只有 $1$ 个奇数位、$4$ 个偶数位,不满足。
方法概述:按位数分类,每类再按奇数位个数用「总数 - 首位为 0」计数后求和。
规范步骤:
  1. 一位数:$1,3,5,7,9$ 共 $5$ 个(奇 1 个 > 偶 0 个)
  2. 两位数:$5\times5=25$(两位都必须是奇数)
  3. 三位数:$(C_3^2\times5^3-C_2^2\times5^2)+5^3=350+125=475$(恰 2 个奇位或 3 个奇位)
  4. 四位数:$(C_4^3\times5^4-C_3^3\times5^3)+5^4=2375+625=3000$(恰 3 个奇位或 4 个奇位)
  5. 求和:$5+25+475+3000=3505$($10000$ 不满足)
第一套
题目:在有些多位数的各位数字中,奇数的个数比偶数的个数多。请问:在 $1$ 至 $100000$ 中有多少个这样的多位数?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(分类标准):按位数分类;$k$ 位数中恰有 $j$ 个奇数位的个数为 $C_k^j\times5^k-C_{k-1}^{j}\times5^{k-1}$(后一项扣掉首位为 $0$ 的)。
  2. 第 2 步(一、二位数):一位数有 $5$ 个;两位数两位都是奇数,$5\times5=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(三位数):恰 $2$ 个奇位 $C_3^2\times125-C_2^2\times25=3\times125-25=\underline{\quad}$,全奇 $125$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(四位数):恰 $3$ 个奇位 $C_4^3\times625-C_3^3\times125=4\times625-125=\underline{\quad}$,全奇 $625$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步(五位数):恰 $3$ 个奇位 $C_5^3\times3125-C_4^3\times625=10\times3125-4\times625=\underline{\quad}$;恰 $4$ 个 $C_5^4\times3125-C_4^4\times625=5\times3125-625=\underline{\quad}$;全奇 $3125$。合计 $28750+15000+3125=\underline{\quad}$ 个。
  6. 第 6 步(求和):$100000$ 本身有 $1$ 个奇位、$5$ 个偶位,不满足,故共 $5+25+475+3000+46875=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:某系统给用户分配编号,编号从 $1$ 到 $100000$。若一个编号里奇数数字的个数比偶数数字的个数多,就称它为「幸运号」。共有多少个幸运号?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(分类标准):按位数分类,$k$ 位数中恰有 $j$ 个奇数位的个数为 $C_k^j\times5^k-C_{k-1}^{j}\times5^{k-1}$。
  2. 第 2 步(一、二位):$5$ 个;$\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(三位):$\underline{\quad}$ 与 $125$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(四位):$\underline{\quad}$ 与 $625$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步(五位):$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$ 与 $3125$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  6. 第 6 步(求和):共 $\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:在有些多位数的各位数字中,偶数的个数比奇数的个数多,例如 $2408$、$1200$ 等。请问:在 $1$ 至 $10000$ 中有多少个这样的多位数?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(换成数偶数位):$k$ 位数中恰有 $j$ 个**奇数**位的个数仍是 $C_k^j\times5^k-C_{k-1}^{j}\times5^{k-1}$,现在要的是 $j$ 小的那些类。
  2. 第 2 步(一位数):需 $j=0$,即数字是偶数且非零,共 $C_1^0\times5-C_0^0\times1=5-1=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(两位数):需 $j=0$,$C_2^0\times25-C_1^0\times5=25-5=\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(三位数):$j=0$ 时 $125-25=\underline{\quad}$;$j=1$ 时 $3\times125-2\times25=\underline{\quad}$;共 $\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步(四位数):$j=0$ 时 $625-125=\underline{\quad}$;$j=1$ 时 $4\times625-3\times125=\underline{\quad}$;共 $\underline{\quad}$ 个。
  6. 第 6 步(别忘了 $10000$):它有 $1$ 个奇位、$4$ 个偶位,符合条件,要加上 $1$。合计 $4+20+425+2625+1=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:在 $1$ 至 $10000$ 中,既满足「各位数字里奇数的个数比偶数的个数多」,又本身是**偶数**的数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(多一个限制):数本身是偶数 $\Rightarrow$ 末位必是偶数数字,于是末位这一位一定算进「偶数位」里。
  2. 第 2 步(一、两位数):一位数末位为偶,奇位 $0$ 个不多于偶位 $1$ 个,有 $0$ 个;两位数末位为偶,奇位最多 $1$ 个、偶位至少 $1$ 个,也有 $\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(三位数):末位偶,要奇位多就必须前两位**都是奇数**,故有 $5\times5\times5=\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(四位数):末位偶,要奇位多(至少 $3$ 个)就必须前三位都是奇数,故有 $5\times5\times5\times5=\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步($10000$):它是偶数,但只有 $1$ 个奇位、$4$ 个偶位,不满足。
  6. 第 6 步(求和):$0+0+125+625=\underline{\quad}$ 个。
19. 【原题 ch12-tuozhan-11】有些自然数存在相邻的两位数字顺次为 $7$ 和 $5$,例如 $1975$、$75\,675$ 等,但 $432\,579$ 不算在内。请问:具有这种性质的六位数有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「数字串子串计数」:统计六位数中存在相邻两位顺次为 $7,5$ 的个数。
关键切入点:关键是按 $75$ **首次**出现的位置分类,这样各类互不重复。若 $75$ 首次出现在第 $k,k+1$ 位,则前 $k-1$ 位必须是**不含 $75$** 的 $(k-1)$ 位数(首位非零),后面的位随便填。于是要先算出「$k$ 位数中不含 $75$ 的个数」:$N_1=9,\ N_2=90-1=89,\ N_3=900-19=881,\ N_4=9000-279=8721$。
方法概述:按 75 首次出现的位置分类,前缀用「不含 75 的位数计数」,后缀自由填,再求和。
规范步骤:
  1. $75$ 在第 1、2 位:$10^4=10000$(后四位任填)
  2. $75$ 在第 2、3 位:$9\times10^3=9000$(首位 $1\sim9$,后三位任填)
  3. $75$ 在第 3、4 位:$89\times10^2=8900$(前两位不含 $75$ 共 $89$ 种)
  4. $75$ 在第 4、5 位:$881\times10=8810$(前三位不含 $75$ 共 $900-19=881$ 种)
  5. $75$ 在第 5、6 位:$8721$(前四位不含 $75$ 共 $9000-279=8721$ 种)
  6. 求和:$10000+9000+8900+8810+8721=45431$(各类互不重复)
第一套
题目:有些自然数存在相邻的两位数字顺次为 $7$ 和 $5$,例如 $1975000$、$7567890$ 等。请问:具有这种性质的**七位数**有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(分类标准):按 $75$ **首次**出现的位置分类,这样各类不重复;前面的位必须不含 $75$,后面的位任填。
  2. 第 2 步(先备好「不含 75」的个数):$N_1=9$;$N_2=90-1=\underline{\quad}$;$N_3=900-(10+9)=\underline{\quad}$;$N_4=9000-(100+90+90-1)=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(再算 $N_5$):五位数中**含** $75$ 的个数按同样分类为 $1000+9\times100+89\times10+881=\underline{\quad}$,故 $N_5=90000-3671=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(逐位置计数):$75$ 在第 $1,2$ 位有 $10^5=\underline{\quad}$ 个;在第 $2,3$ 位有 $9\times10^4=\underline{\quad}$ 个;在第 $3,4$ 位有 $89\times10^3=\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步(继续):在第 $4,5$ 位有 $881\times100=\underline{\quad}$ 个;在第 $5,6$ 位有 $8721\times10=\underline{\quad}$ 个;在第 $6,7$ 位有 $\underline{\quad}$ 个。
  6. 第 6 步(求和):$100000+90000+89000+88100+87210+86329=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:某地车牌的号码部分是一个七位数(首位不为 $0$)。交管部门想统计「号码中存在相邻两位顺次为 $7$ 和 $5$」的车牌有多少个。请你算一算。
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(分类标准):按 $75$ 首次出现的位置分类,前缀不含 $75$、后缀任填。
  2. 第 2 步(不含 75 的前缀个数):$N_1=9$;$N_2=\underline{\quad}$;$N_3=\underline{\quad}$;$N_4=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步($N_5$):五位数中含 $75$ 的有 $\underline{\quad}$ 个,故 $N_5=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(逐位置计数):依次为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(求和):共 $\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:有些六位数存在相邻的两位数字顺次为 $0$ 和 $5$,例如 $105\,678$、$230\,512$ 等。请问:这样的六位数有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(注意首位):因为首位不能是 $0$,所以 $05$ **不可能**出现在第 $1,2$ 位,这一类是 $\underline{\quad}$ 个。
  2. 第 2 步(备好「不含 05」的前缀个数):$M_1=9$;两位数首位非零,一定不含 $05$,$M_2=\underline{\quad}$;三位数中含 $05$ 的只有 $\square05$ 共 $9$ 个,$M_3=900-9=\underline{\quad}$;四位数中含 $05$ 的有 $\square05\square$ 与 $\square\square05$ 各 $90$ 个,$M_4=9000-180=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(逐位置计数):$05$ 在第 $2,3$ 位有 $9\times10^3=\underline{\quad}$ 个;在第 $3,4$ 位有 $90\times100=\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(继续):在第 $4,5$ 位有 $891\times10=\underline{\quad}$ 个;在第 $5,6$ 位有 $\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步(求和):$0+9000+9000+8910+8820=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:在存在相邻两位数字顺次为 $7$ 和 $5$ 的六位数中,是 $5$ 的倍数的有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(新限制):是 $5$ 的倍数 $\Leftrightarrow$ 末位是 $0$ 或 $5$,即末位只有 $\underline{\quad}$ 种选择。仍按 $75$ 首次出现的位置分类。
  2. 第 2 步($75$ 在第 $1,2$ 位):第 $3,4,5$ 位任填、末位 $2$ 选 $1$,共 $10\times10\times10\times2=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步($75$ 在第 $2,3$ 位、第 $3,4$ 位):分别为 $9\times10\times10\times2=\underline{\quad}$ 个、$89\times10\times2=\underline{\quad}$ 个(前缀不含 $75$ 的个数分别是 $9$、$89$)。
  4. 第 4 步($75$ 在第 $4,5$ 位):前三位不含 $75$ 共 $881$ 种,末位 $2$ 选 $1$,共 $881\times2=\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步($75$ 在第 $5,6$ 位):此时末位本身就是 $5$,自动满足整除条件,前四位不含 $75$ 共 $\underline{\quad}$ 个。
  6. 第 6 步(求和):$2000+1800+1780+1762+8721=\underline{\quad}$ 个。
20. 【原题 ch12-tuozhan-12】用 $1$ 至 $9$ 这 $9$ 个数字组成一个没有重复数字的九位数,满足以下要求:每一位上的数字要么大于它前面的所有数字,要么小于它前面的所有数字。请问:这样的九位数共有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「逐位递推 + $2$ 的幂」类计数:$1\sim9$ 组成无重复数字的九位数,每一位要么大于前面所有数字、要么小于前面所有数字。
关键切入点:关键在于**倒着看**:把已排好的前 $k$ 位看成一个整体,它们一定是某一段连续的数?其实更简单的是**正着数选择**:从第 $2$ 位起,每一位只有「取当前还没用的数中最大的」或「取最小的」两种选择——因为它必须比前面所有数都大或都小。第 $1$ 位一旦定下,后面每位 $2$ 种选择;但最后一位没有选择余地。等价地:位数每增加 $1$,方法数乘 $2$,从 $1$ 位的 $1$ 种开始。
方法概述:发现每加一位只有「当前最大」或「当前最小」两种选择,方法数按 2 的幂增长。
规范步骤:
  1. 小情形:$1$ 位 $1$ 个;$2$ 位 $2$ 个;$3$ 位 $4$ 个(列举)
  2. 找规律:$a_n=2a_{n-1}$(每加一位有两种选择)
  3. 列表:$1,2,4,8,16,32,64,128,256$(位数 $1\sim9$)
  4. 写出答案:$a_9=2^8=256$
第一套
题目:把 $1$ 至 $10$ 这 $10$ 个数排成一行,要求每一个数要么大于它前面的所有数,要么小于它前面的所有数。这样的排法共有多少种?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(小情形):$1$ 个数有 $1$ 种;$2$ 个数有 $2$ 种;$3$ 个数有 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(找规律):每多排一个数,这个数只能取「剩下的数中最大的」或「最小的」,共 $2$ 种选择,故 $a_n=2a_{n-1}$。
  3. 第 3 步(列表):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
第二套
题目:$10$ 名同学身高互不相同,要排成一行拍照,要求每一名同学(从第 $2$ 名起)要么比他前面所有人都高,要么比他前面所有人都矮。共有多少种排法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(小情形):$1$ 人 $1$ 种;$2$ 人 $2$ 种;$3$ 人 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(找规律):每加一人,他只能是「剩下人中最高的」或「最矮的」,$2$ 种选择,故 $a_n=2a_{n-1}$。
  3. 第 3 步(列表):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:把 $1$ 至 $10$ 这 $10$ 个数排成一行,要求每一个数要么大于它前面的所有数、要么小于它前面的所有数,且**最后一个数是 $1$**。这样的排法共有多少种?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(想清结构):最后一个数是 $1$,说明它小于前面所有数,这是允许的;而前面 $9$ 个数正好是 $2\sim10$,它们自己也要满足同样的条件。
  2. 第 2 步(化为子问题):$2\sim10$ 这 $9$ 个数的相对大小关系与 $1\sim9$ 完全一样,所以就是求 $9$ 个数的排法数。
  3. 第 3 步(用规律):$a_n=2a_{n-1}$,$a_1=1$,故 $a_9=2^{8}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(写出答案):共 $\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:把 $1$ 至 $10$ 这 $10$ 个数排成一行,要求每一个数要么大于它前面的所有数、要么小于它前面的所有数。在所有这样的排法中,$1$ 排在 $10$ **前面**的有多少种?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先求总数):$a_n=2a_{n-1}$,$a_1=1$,故 $a_{10}=2^{9}=\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(找对称):把每个数 $x$ 换成 $11-x$,「大于前面所有数」与「小于前面所有数」互换,所以合法排法仍然合法,这是一个一一对应。
  3. 第 3 步(对应关系):在这个对应下,$1$ 与 $10$ 互换位置,于是「$1$ 在 $10$ 前面」的排法与「$10$ 在 $1$ 前面」的排法**一一配对**,个数相等。
  4. 第 4 步(对半分):两类合起来正好是全部,故所求 $=512\div2=\underline{\quad}$ 种。
21. 【原题 ch12-tuozhan-13】一个七位数,每一位都是 $1$、$2$ 或者 $3$,并且没有连续的两个 $1$,这样的七位数一共有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「相邻位受限的数字串」计数,用传球法逐位递推:每位可填 $1,2,3$,但 $1$ 后面不能再跟 $1$。
关键切入点:关键是列三列表(末位为 $1$、$2$、$3$),第 $k$ 行表示前 $k$ 位排好且末位取该值的方法数。转移规则:末位为 $1$ 的新值 $=$ 上一行末位为 $2$、$3$ 的旧值之和(不能接在 $1$ 后面);末位为 $2$、$3$ 的新值 $=$ 上一行三个数之和。
方法概述:列三列表按位递推,1 列只接收 2、3 两列,最后把第 7 行三数相加。
规范步骤:
  1. 第 1 位:$(1,1,1)$(首位可取 1、2、3)
  2. 第 2、3 位:$(2,3,3)\to(6,8,8)$(1 列 = 上行 2、3 列之和;2、3 列 = 上行总和)
  3. 第 4、5 位:$(16,22,22)\to(44,60,60)$(同上)
  4. 第 6、7 位:$(120,164,164)\to(328,448,448)$(同上)
  5. 求和:$328+448+448=1224$(第 7 行三数相加)
第一套
题目:一个九位数,每一位都是 $1$、$2$ 或者 $3$,并且没有连续的两个 $1$,这样的九位数一共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与规则):列三列(末位为 $1,2,3$),第 $1$ 行 $(1,1,1)$;末位为 $1$ 的新值 $=$ 上一行 $2,3$ 两列之和,末位为 $2$ 或 $3$ 的新值 $=$ 上一行三数之和。
  2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $1$ 列 $=1+1=\underline{\quad}$,$2$ 列 $=1+1+1=\underline{\quad}$,得 $(2,3,3)$;第 3 行 $1$ 列 $=3+3=\underline{\quad}$,$2$ 列 $=2+3+3=\underline{\quad}$,得 $(6,8,8)$。
  3. 第 3 步(第 4、5 行):第 4 行 $(16,22,22)$,其中 $1$ 列 $=8+8=\underline{\quad}$,$2$ 列 $=6+8+8=\underline{\quad}$;第 5 行 $1$ 列 $=22+22=\underline{\quad}$,$2$ 列 $=16+22+22=\underline{\quad}$,得 $(44,60,60)$。
  4. 第 4 步(第 6、7 行):第 6 行 $1$ 列 $=60+60=\underline{\quad}$,$2$ 列 $=44+60+60=\underline{\quad}$,得 $(120,164,164)$;第 7 行 $1$ 列 $=164+164=\underline{\quad}$,$2$ 列 $=120+164+164=\underline{\quad}$,得 $(328,448,448)$。
  5. 第 5 步(第 8、9 行):第 8 行 $1$ 列 $=448+448=\underline{\quad}$,$2$ 列 $=328+448+448=\underline{\quad}$,得 $(896,1224,1224)$;第 9 行 $1$ 列 $=1224+1224=\underline{\quad}$,$2$ 列 $=896+1224+1224=\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步(求和):$2448+3344+3344=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:一条流水线要连续工作 $9$ 天,每天安排 $1$ 号、$2$ 号或 $3$ 号机组值班,但 $1$ 号机组不能连续两天值班。共有多少种排班表?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与规则):列三列(当天为 $1,2,3$ 号),第 $1$ 天 $(1,1,1)$;$1$ 号列的新值 $=$ 上一天 $2,3$ 两列之和,其余列 $=$ 上一天三数之和。
  2. 第 2 步(第 2、3 天):$1$ 号列 $=\underline{\quad}$,$2$ 号列 $=\underline{\quad}$;再 $1$ 号列 $=\underline{\quad}$,$2$ 号列 $=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 4、5 天):$1$ 号列 $=\underline{\quad}$、$2$ 号列 $=\underline{\quad}$;$1$ 号列 $=\underline{\quad}$、$2$ 号列 $=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(第 6、7 天):$1$ 号列 $=\underline{\quad}$、$2$ 号列 $=\underline{\quad}$;$1$ 号列 $=\underline{\quad}$、$2$ 号列 $=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(第 8、9 天):$1$ 号列 $=\underline{\quad}$、$2$ 号列 $=\underline{\quad}$;$1$ 号列 $=\underline{\quad}$、$2$ 号列 $=\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步(求和):$\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:一个七位数,每一位都是 $1$、$2$ 或者 $3$,并且**相邻两位不能相同**,这样的七位数一共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(限制变对称):现在每一位都不能与前一位相同,三列的转移规则完全一样:某列新值 $=$ 上一行另外两列之和。
  2. 第 2 步(直接看选择数):首位有 $3$ 种选择,此后每一位都只能在与前一位不同的 $\underline{\quad}$ 种数字中选。
  3. 第 3 步(分步乘法):共 $3\times2^{6}=3\times\underline{\quad}=\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(写出答案):共 $\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:一个九位数,每一位都是 $1$、$2$ 或者 $3$,并且既没有连续的两个 $1$,也没有连续的两个 $2$。这样的九位数一共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转移规则变复杂):$1$ 列新值 $=$ 上一行 $2,3$ 两列之和;$2$ 列新值 $=$ 上一行 $1,3$ 两列之和;$3$ 列新值 $=$ 上一行三数之和。第 $1$ 行 $(1,1,1)$。
  2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $1$ 列 $=1+1=\underline{\quad}$,$3$ 列 $=1+1+1=\underline{\quad}$,得 $(2,2,3)$;第 3 行 $1$ 列 $=2+3=\underline{\quad}$,$3$ 列 $=2+2+3=\underline{\quad}$,得 $(5,5,7)$。
  3. 第 3 步(第 4、5 行):第 4 行 $1$ 列 $=5+7=\underline{\quad}$,$3$ 列 $=5+5+7=\underline{\quad}$,得 $(12,12,17)$;第 5 行 $1$ 列 $=12+17=\underline{\quad}$,$3$ 列 $=12+12+17=\underline{\quad}$,得 $(29,29,41)$。
  4. 第 4 步(第 6、7 行):第 6 行 $1$ 列 $=29+41=\underline{\quad}$,$3$ 列 $=29+29+41=\underline{\quad}$,得 $(70,70,99)$;第 7 行 $1$ 列 $=70+99=\underline{\quad}$,$3$ 列 $=70+70+99=\underline{\quad}$,得 $(169,169,239)$。
  5. 第 5 步(第 8、9 行):第 8 行 $1$ 列 $=169+239=\underline{\quad}$,$3$ 列 $=169+169+239=\underline{\quad}$,得 $(408,408,577)$;第 9 行 $1$ 列 $=408+577=\underline{\quad}$,$3$ 列 $=408+408+577=\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步(求和):$985+985+1393=\underline{\quad}$ 个。
22. 【原题 ch12-tuozhan-14】满足下面性质的四位数称为"好数":它的个位比十位大,十位比百位大,百位比千位大,并且任意相邻两位数字的差都不超过 $3$。例如 $1346$、$2579$ 是好数,但 $1567$ 就不是好数。请问:一共有多少个好数?
详细思路
是哪类问题:这是「严格递增 + 相邻差受限」的四位数计数,用列表按位递推。
关键切入点:关键是列一张 $9$ 列的表(该位数字取 $1\sim9$),第 $k$ 行表示前 $k$ 位已填好且第 $k$ 位取该值的方法数。转移规则:第 $k+1$ 位取 $d$ 时,第 $k$ 位只能取 $d-1,d-2,d-3$(既保证递增,又保证差不超过 $3$),所以新值 $=$ 上一行这三格之和。
方法概述:列表按位递推,每格 = 上一行前面相邻三格之和,最后把第 4 行各格相加。
规范步骤:
  1. 千位:$(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$(千位取 $1\sim9$ 各 1 种)
  2. 百位:$(0,1,2,3,3,3,3,3,3)$(取 $d$ 时上一位只能取 $d-1,d-2,d-3$)
  3. 十位:$(0,0,1,3,6,8,9,9,9)$(同上)
  4. 个位:$(0,0,0,1,4,10,17,23,26)$(同上)
  5. 求和:$1+4+10+17+23+26=81$(把第 4 行各格相加)
第一套
题目:满足下面性质的**五位数**称为「好数」:从左到右每一位都比它前一位大,并且任意相邻两位数字的差都不超过 $3$。例如 $13\,469$ 是好数。请问:一共有多少个五位好数?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与规则):列 $9$ 列(该位取 $1\sim9$)。第 $1$ 行(万位)为 $(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$;下一位取 $d$ 时,上一位只能取 $d-1,d-2,d-3$,故新值 $=$ 上一行这三格之和。
  2. 第 2 步(第 2 行):取 $2$ 时为 $\underline{\quad}$,取 $3$ 时为 $1+1=\underline{\quad}$,取 $4$ 及以上时都是 $1+1+1=\underline{\quad}$,得 $(0,1,2,3,3,3,3,3,3)$。
  3. 第 3 步(第 3 行):取 $3$ 时 $=1$,取 $4$ 时 $=1+2=\underline{\quad}$,取 $5$ 时 $=1+2+3=\underline{\quad}$,取 $6$ 时 $=2+3+3=\underline{\quad}$,取 $7,8,9$ 时都是 $3+3+3=\underline{\quad}$,得 $(0,0,1,3,6,8,9,9,9)$。
  4. 第 4 步(第 4 行):取 $4$ 时 $=1$,取 $5$ 时 $=1+3=\underline{\quad}$,取 $6$ 时 $=1+3+6=\underline{\quad}$,取 $7$ 时 $=3+6+8=\underline{\quad}$,取 $8$ 时 $=6+8+9=\underline{\quad}$,取 $9$ 时 $=8+9+9=\underline{\quad}$,得 $(0,0,0,1,4,10,17,23,26)$。
  5. 第 5 步(第 5 行):取 $5$ 时 $=1$,取 $6$ 时 $=1+4=\underline{\quad}$,取 $7$ 时 $=1+4+10=\underline{\quad}$,取 $8$ 时 $=4+10+17=\underline{\quad}$,取 $9$ 时 $=10+17+23=\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步(求和):$1+5+15+31+50=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:一栋楼有 $1\sim9$ 层。电梯要依次停 $5$ 次,每次都比上一次停的楼层高,且相邻两次停靠的层数之差不超过 $3$ 层。共有多少种不同的停靠方案?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与规则):把每次停的楼层看成一位数字,问题变成「五位好数」。第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$;新值 $=$ 上一行 $d-1,d-2,d-3$ 三格之和。
  2. 第 2 步(第 2 行):取 $2$ 时 $\underline{\quad}$,取 $3$ 时 $\underline{\quad}$,取 $4$ 及以上时 $\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 3 行):取 $4,5,6,7$ 时分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(第 4 行):取 $5,6,7,8,9$ 时分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(第 5 行):取 $6,7,8,9$ 时分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步(求和):共 $\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:满足下面性质的四位数称为「降数」:它的个位比十位小,十位比百位小,百位比千位小,并且任意相邻两位数字的差都不超过 $3$。例如 $8641$、$9752$ 是降数。请问:一共有多少个降数?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与规则):现在是严格递减,下一位取 $d$ 时上一位只能取 $d+1,d+2,d+3$(且不超过 $9$)。第 $1$ 行(千位,取 $1\sim9$)为 $(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$。注意后面几位允许取 $0$。
  2. 第 2 步(第 2 行,取值 $0\sim9$):取 $0\sim6$ 时都是 $1+1+1=\underline{\quad}$;取 $7$ 时 $=1+1=\underline{\quad}$;取 $8$ 时 $=\underline{\quad}$;取 $9$ 时 $=0$。得 $(3,3,3,3,3,3,3,2,1,0)$。
  3. 第 3 步(第 3 行):取 $0\sim3$ 时都是 $3+3+3=\underline{\quad}$;取 $4$ 时 $=3+3+2=\underline{\quad}$;取 $5$ 时 $=3+2+1=\underline{\quad}$;取 $6$ 时 $=2+1+0=\underline{\quad}$;取 $7$ 时 $=1+0=\underline{\quad}$。得 $(9,9,9,9,8,6,3,1,0,0)$。
  4. 第 4 步(第 4 行):取 $0$ 时 $=9+9+9=\underline{\quad}$;取 $1$ 时 $=9+9+8=\underline{\quad}$;取 $2$ 时 $=9+8+6=\underline{\quad}$;取 $3$ 时 $=8+6+3=\underline{\quad}$;取 $4$ 时 $=6+3+1=\underline{\quad}$;取 $5$ 时 $=3+1+0=\underline{\quad}$;取 $6$ 时 $=1$。
  5. 第 5 步(求和):$27+26+23+17+10+4+1=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:满足下面性质的四位数称为「宽好数」:个位比十位大,十位比百位大,百位比千位大,并且任意相邻两位数字的差都不超过 $4$。请问:一共有多少个宽好数?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转移变宽):下一位取 $d$ 时,上一位可取 $d-1,d-2,d-3,d-4$,每格最多有 $4$ 个来源。第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$。
  2. 第 2 步(第 2 行):取 $2$ 时 $=1$;取 $3$ 时 $=1+1=\underline{\quad}$;取 $4$ 时 $=1+1+1=\underline{\quad}$;取 $5$ 及以上时 $=1+1+1+1=\underline{\quad}$。得 $(0,1,2,3,4,4,4,4,4)$。
  3. 第 3 步(第 3 行):取 $3$ 时 $=1$;取 $4$ 时 $=1+2=\underline{\quad}$;取 $5$ 时 $=1+2+3=\underline{\quad}$;取 $6$ 时 $=1+2+3+4=\underline{\quad}$;取 $7$ 时 $=2+3+4+4=\underline{\quad}$;取 $8$ 时 $=3+4+4+4=\underline{\quad}$;取 $9$ 时 $=4+4+4+4=\underline{\quad}$。得 $(0,0,1,3,6,10,13,15,16)$。
  4. 第 4 步(第 4 行):取 $4$ 时 $=1$;取 $5$ 时 $=1+3=\underline{\quad}$;取 $6$ 时 $=1+3+6=\underline{\quad}$;取 $7$ 时 $=1+3+6+10=\underline{\quad}$;取 $8$ 时 $=3+6+10+13=\underline{\quad}$;取 $9$ 时 $=6+10+13+15=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(求和):$1+4+10+20+32+44=\underline{\quad}$ 个。
23. 【原题 ch12-xingqu-01】一个楼梯共有 $10$ 级台阶,规定每步可以迈一级台阶或二级台阶。走完这 $10$ 级台阶,一共可以有多少种不同的走法?
详细思路
是哪类问题:这是「递推计数」类问题:走完 $n$ 级台阶的走法数,可以由更少台阶的走法数推出来,属于典型的斐波那契型递推。
关键切入点:关键在于看**最后一步**:最后一步要么迈 $1$ 级(此前已走完 $n-1$ 级),要么迈 $2$ 级(此前已走完 $n-2$ 级)。这两类互不重复、又不遗漏,所以 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。有了递推式,只要从最小情形出发列表往上推即可,不必逐条枚举。
方法概述:按最后一步迈 1 级还是 2 级分类,得到 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$,列表递推到第 10 级。
规范步骤:
  1. 先算最小情形:$a_1=1,\ a_2=2$(1 级只有 1 种;2 级有 1+1 与 2 两种)
  2. 按最后一步分类得递推式:$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$(最后一步迈 1 级或 2 级,两类不重不漏)
  3. 列表逐级递推:$a_3=1+2=3,\ a_4=2+3=5,\ a_5=3+5=8,\ a_6=5+8=13$(递推)
  4. 继续递推:$a_7=8+13=21,\ a_8=13+21=34,\ a_9=21+34=55,\ a_{10}=34+55=89$(递推)
  5. 写出答案:$a_{10}=89$
第一套
题目:一个楼梯共有 $12$ 级台阶,规定每步可以迈一级台阶或二级台阶。走完这 $12$ 级台阶,一共有多少种不同的走法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(找最小情形):$1$ 级只有 $1$ 种走法,$2$ 级有「$1+1$」和「$2$」共 $2$ 种走法,即 $a_1=1,\ a_2=2$。
  2. 第 2 步(看最后一步):最后一步或迈 $1$ 级(前面走完 $n-1$ 级),或迈 $2$ 级(前面走完 $n-2$ 级),两类不重不漏,所以 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_3=1+2=\underline{\quad}$,$a_4=2+3=\underline{\quad}$,$a_5=3+5=\underline{\quad}$,$a_6=5+8=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续递推):$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到第 12 级):$a_{11}=55+89=\underline{\quad}$,$a_{12}=89+144=\underline{\quad}$。
第二套
题目:一只青蛙要跳过一条小溪,溪中排着 $12$ 块石头(终点是第 $12$ 块)。青蛙每次可以向前跳 $1$ 块或 $2$ 块石头。它跳到第 $12$ 块石头上,一共有多少种不同的跳法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):跳到第 $1$ 块有 $1$ 种,跳到第 $2$ 块有 $2$ 种,即 $a_1=1,\ a_2=2$。
  2. 第 2 步(看最后一跳):最后一跳或从第 $n-1$ 块跳来,或从第 $n-2$ 块跳来,所以 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_3=\underline{\quad}$,$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(推到第 12 块):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:盘子里有 $12$ 块糖,墨莫每天吃 $1$ 块或 $2$ 块,直到吃完。共有多少种不同的吃法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):把「每天吃 $1$ 块或 $2$ 块」看成「每步迈 $1$ 级或 $2$ 级」,$12$ 块糖就相当于 $12$ 级台阶。
  2. 第 2 步(最小情形与递推):$a_1=1,\ a_2=2$,按**最后一天**吃 $1$ 块还是 $2$ 块分类得 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_3=\underline{\quad}$,$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(推到 12):$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:一个楼梯共有 $13$ 级台阶,规定每步可以迈一级、二级或三级台阶。走完这 $13$ 级台阶,一共有多少种不同的走法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$;$a_2=2$($1+1$、$2$);$a_3=\underline{\quad}$($1+1+1,\ 1+2,\ 2+1,\ 3$ 共四种)。
  2. 第 2 步(看最后一步):最后一步可迈 $1$、$2$ 或 $3$ 级,于是变成**三阶**递推 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=1+2+4=\underline{\quad}$,$a_5=2+4+7=\underline{\quad}$,$a_6=4+7+13=\underline{\quad}$,$a_7=7+13+24=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 13):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
24. 【原题 ch12-xingqu-02】卡莉娅买了 $10$ 块巧克力,她每天最少吃一块,最多吃 $3$ 块,直到吃完,共有多少种吃法?
详细思路
是哪类问题:这是「三阶递推计数」类问题:把 $10$ 块巧克力按天分成若干份,每份是 $1$、$2$ 或 $3$,求分法数。
关键切入点:关键仍是看**最后一天**吃了几块:吃 $1$ 块则前面吃完 $n-1$ 块,吃 $2$ 块则前面吃完 $n-2$ 块,吃 $3$ 块则前面吃完 $n-3$ 块。三类不重不漏,于是 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$,比斐波那契多一项。
方法概述:按最后一天吃 1、2、3 块分三类,得三阶递推后列表累加。
规范步骤:
  1. 枚举最小情形:$a_1=1,\ a_2=2,\ a_3=4$(1 块 1 种;2 块 2 种;3 块 4 种)
  2. 按最后一天分类:$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$(最后一天吃 1、2 或 3 块)
  3. 列表递推:$a_4=7,\ a_5=13,\ a_6=24,\ a_7=44$(递推)
  4. 继续递推:$a_8=81,\ a_9=149,\ a_{10}=274$(递推)
  5. 写出答案:$a_{10}=274$
第一套
题目:卡莉娅买了 $13$ 块巧克力,她每天最少吃一块,最多吃 $3$ 块,直到吃完,共有多少种吃法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=\underline{\quad}$($1{+}1{+}1,\,1{+}2,\,2{+}1,\,3$)。
  2. 第 2 步(按最后一天分类):最后一天吃 $1$、$2$ 或 $3$ 块,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=1+2+4=\underline{\quad}$,$a_5=2+4+7=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 13):$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
第二套
题目:图书馆有 $13$ 本新书要上架,管理员每天最少上 $1$ 本、最多上 $3$ 本,直到全部上完。共有多少种不同的上架安排?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$1$ 本有 $1$ 种,$2$ 本有 $2$ 种,$3$ 本有 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(按最后一天分类):最后一天上 $1$、$2$ 或 $3$ 本,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(推到 13):$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:一个楼梯共有 $13$ 级台阶,每步可以迈 $1$ 级、$2$ 级或 $3$ 级台阶。走完这 $13$ 级台阶共有多少种不同的走法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):每天吃 $1{\sim}3$ 块 $\Leftrightarrow$ 每步迈 $1{\sim}3$ 级,结构完全相同。
  2. 第 2 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(三阶递推):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$,于是 $a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(推到 13):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:卡莉娅买了 $13$ 块巧克力,她每天最少吃 $1$ 块、最多吃 $4$ 块,直到吃完,共有多少种吃法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=4$,$a_4=\underline{\quad}$(每块之间的空隙断或不断,共 $2^3$ 种)。
  2. 第 2 步(按最后一天分类):最后一天可吃 $1,2,3,4$ 块,于是升级为**四阶**递推 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}+a_{n-4}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_5=1+2+4+8=\underline{\quad}$,$a_6=2+4+8+15=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(推到 13):$a_{12}=\underline{\quad}$,$a_{13}=\underline{\quad}$。
25. 【原题 ch12-xingqu-03】用 $1\times 2$ 的小方格覆盖 $7\times 2$ 的长方形,共有多少种不同的覆盖方法?
详细思路
是哪类问题:这是「覆盖(铺砖)问题」类递推:用 $1\times2$ 骨牌铺满 $n\times2$ 的长方形,求铺法数。
关键切入点:关键是盯住**最右边一列**:要么竖放一块骨牌盖住这一列(剩 $(n-1)\times2$),要么在最右两列上下各横放一块(剩 $(n-2)\times2$)。这两种情形不重不漏,于是 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$,正是斐波那契。
方法概述:按最右一列竖放还是横放两块分类,得 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$,列表递推到 $n=7$。
规范步骤:
  1. 最小情形:$a_1=1,\ a_2=2$($1\times2$ 只能竖放;$2\times2$ 有两竖或两横)
  2. 按最右一列分类:$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$(竖放一块或横放两块)
  3. 列表递推:$a_3=3,\ a_4=5,\ a_5=8,\ a_6=13,\ a_7=21$(递推)
  4. 写出答案:$a_7=21$
第一套
题目:用 $1\times 2$ 的小方格覆盖 $11\times 2$ 的长方形,共有多少种不同的覆盖方法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):$1\times2$ 只有 $1$ 种铺法,$2\times2$ 有「两块都竖放」「两块都横放」共 $2$ 种,即 $a_1=1,\ a_2=2$。
  2. 第 2 步(看最右一列):或竖放一块盖住最右列(剩 $(n-1)\times2$),或在最右两列上下各横放一块(剩 $(n-2)\times2$),故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_3=1+2=\underline{\quad}$,$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(推到 11):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$。
第二套
题目:一条走廊宽 $2$ 块砖、长 $11$ 块砖,用 $1\times 2$ 的长条地砖铺满(地砖可横放也可竖放),共有多少种不同的铺法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(最小情形):长 $1$ 时 $a_1=1$,长 $2$ 时 $a_2=2$。
  2. 第 2 步(看最右一列):竖放一块或横放两块,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_3=\underline{\quad}$,$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(推到 11):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:一条长 $10$ 米的小路,要用长 $1$ 米和长 $2$ 米两种石板铺满(石板宽度都正好等于路宽,可任意先后排列),共有多少种不同的铺法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):$2\times n$ 长方形的一列相当于小路的 $1$ 米,一块横放骨牌相当于一块 $2$ 米石板,问题变成「把 $10$ 拆成若干个 $1$ 和 $2$ 依次排列」。
  2. 第 2 步(看最后一块):最后一块是 $1$ 米(前面铺 $n-1$ 米)或 $2$ 米(前面铺 $n-2$ 米),故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$,且 $a_1=1,\ a_2=2$。
  3. 第 3 步(列表递推):$a_3=\underline{\quad}$,$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$,$a_7=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(推到 10):$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$。
第三套
题目:用 $1\times 2$ 的小方格覆盖 $12\times 2$ 的长方形。(1)共有多少种覆盖方法?(2)其中「沿左起第 $6$ 列与第 $7$ 列之间竖直切一刀会切断骨牌」的覆盖有多少种?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先求总数):由 $a_1=1,\ a_2=2,\ a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$ 递推,$a_3=\underline{\quad}$,$a_4=\underline{\quad}$,$a_5=\underline{\quad}$,$a_6=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(继续推到 12):$a_7=\underline{\quad}$,$a_8=\underline{\quad}$,$a_9=\underline{\quad}$,$a_{10}=\underline{\quad}$,$a_{11}=\underline{\quad}$,$a_{12}=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(反面更好数):先数「切不断」的。切不断意味着左右两半各自铺满,左半 $6\times2$ 有 $a_6$ 种、右半 $6\times2$ 有 $a_6$ 种,由乘法原理共 $13\times13=\underline{\quad}$ 种。
  4. 第 4 步(用补集得答案):切得断的 $=$ 总数 $-$ 切不断的 $=233-169=\underline{\quad}$ 种。
26. 【原题 ch12-xingqu-04】如果在一个平面上画出 $4$ 条直线,最多可以把平面分成几个部分?如果画 $20$ 条直线,最多可以分成几个部分?
详细思路
是哪类问题:这是「平面分割」类递推:求 $n$ 条直线最多把平面分成几部分。
关键切入点:关键在于算**增量**:画第 $k$ 条直线时,它与前面 $k-1$ 条直线最多有 $k-1$ 个交点,这些交点把第 $k$ 条直线切成 $k$ 段,每一段都把它经过的那个原有区域一分为二,所以最多新增 $k$ 个区域。于是区域数 $=1+(1+2+\cdots+n)$,用等差数列求和即可。
方法概述:算每条新直线带来的区域增量(等于它被切成的段数),再用等差数列求和累加。
规范步骤:
  1. 无直线时:$1$ 个区域(整个平面)
  2. 第 $k$ 条直线的增量:$k-1\ \text{个交点} \Rightarrow k\ \text{段} \Rightarrow +k\ \text{个区域}$(每段把一个区域一分为二)
  3. 得到通项:$1+(1+2+\cdots+n)$(累加增量)
  4. $n=4$:$1+(1+2+3+4)=1+10=11$(等差数列求和)
  5. $n=20$:$1+(1+2+\cdots+20)=1+210=211$($\frac{20\times21}{2}=210$)
第一套
题目:如果在一个平面上画出 $6$ 条直线,最多可以把平面分成几个部分?如果画 $30$ 条直线,最多可以分成几个部分?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(起点):一条直线也不画时,平面本身是 $1$ 个部分。
  2. 第 2 步(算增量):第 $k$ 条直线与前面 $k-1$ 条最多有 $k-1$ 个交点,被切成 $k$ 段,每段把一个区域一分为二,故最多新增 $k$ 个区域。
  3. 第 3 步($6$ 条):$1+(1+2+3+4+5+6)=1+\underline{\quad}=\underline{\quad}$ 个部分。
  4. 第 4 步($30$ 条,用等差数列求和):$1+2+\cdots+30=\dfrac{30\times31}{2}=\underline{\quad}$,所以共 $1+465=\underline{\quad}$ 个部分。
第二套
题目:一块很大的方形玻璃,用玻璃刀沿直线笔直地划 $6$ 刀(每刀都划到底),最多能把玻璃分成几块?如果划 $30$ 刀呢?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(起点):不划刀时是 $1$ 块。
  2. 第 2 步(算增量):第 $k$ 刀与前面 $k-1$ 刀最多有 $k-1$ 个交点,被分成 $k$ 段,每段把一块玻璃切成两块,故最多新增 $k$ 块。
  3. 第 3 步($6$ 刀):$1+(1+2+3+4+5+6)=1+\underline{\quad}=\underline{\quad}$ 块。
  4. 第 4 步($30$ 刀):$1+2+\cdots+30=\underline{\quad}$,共 $1+465=\underline{\quad}$ 块。
第三套
题目:如果在一个平面上画出 $8$ 个圆,最多可以把平面分成多少个部分?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(起点):$1$ 个圆把平面分成 $2$ 个部分。
  2. 第 2 步(算增量):第 $k$ 个圆与前面 $k-1$ 个圆最多有 $2(k-1)$ 个交点,这些点把这个圆周分成 $2(k-1)$ 段弧,每段弧把一个区域一分为二,故新增 $2(k-1)$ 个区域。
  3. 第 3 步(逐个累加):第 $2\sim8$ 个圆分别新增 $2,4,6,8,10,12,\underline{\quad}$ 个区域。
  4. 第 4 步(求和):$2+4+6+8+10+12+14=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(总数):$2+56=\underline{\quad}$ 个部分。
第三套
题目:在一个平面上先画 $10$ 条直线,再画 $3$ 个圆,最多可以把平面分成多少个部分?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先画直线):$10$ 条直线最多把平面分成 $1+(1+2+\cdots+10)=1+\underline{\quad}=\underline{\quad}$ 个部分。
  2. 第 2 步(第 1 个圆):它与每条直线最多交于 $2$ 点,共 $10\times2=\underline{\quad}$ 个交点,圆周被分成同样多段弧,故新增 $20$ 个区域。
  3. 第 3 步(第 2 个圆):与 $10$ 条直线交 $20$ 点,再与第 $1$ 个圆交 $2$ 点,共 $20+2=\underline{\quad}$ 个交点,新增 $22$ 个区域。
  4. 第 4 步(第 3 个圆):与直线交 $20$ 点,与前 $2$ 个圆各交 $2$ 点,共 $20+4=\underline{\quad}$,新增 $24$ 个区域。
  5. 第 5 步(合计):$56+20+22+24=\underline{\quad}$ 个部分。
27. 【原题 ch12-xingqu-05】甲、乙、丙三名同学练习传球,每人都可以把球传给另外两个人中的任意一个,先由甲发球(作为第 $1$ 次传球),经过 $6$ 次传球后球仍然回到甲的手中,请问:整个传球过程共有多少种不同的可能?
详细思路
是哪类问题:这是「传球法」类状态递推:用一张表记录每次传球后球在各人手中的方法数,逐次往下推。
关键切入点:关键在于**状态转移**:一次传球后球在甲手中,说明上一次球一定在乙或丙手中,所以「甲的新值 $=$ 乙的旧值 $+$ 丙的旧值」,乙、丙同理。发球时球在甲手中记 $1$、乙丙记 $0$,逐行递推到第 $6$ 次,读甲那一列即可。
方法概述:列三列表(甲/乙/丙)做状态递推:新值 = 另外两人的旧值之和。
规范步骤:
  1. 初始(甲发球前):$(\text{甲},\text{乙},\text{丙})=(1,0,0)$(球在甲手中)
  2. 第 1 次传球:$(0,1,1)$(甲只能传给乙或丙)
  3. 第 2、3 次:$(2,1,1)\to(2,3,3)$(新值 = 另外两人旧值之和)
  4. 第 4、5 次:$(6,5,5)\to(10,11,11)$(同上)
  5. 第 6 次:$(22,21,21)$(同上)
  6. 读甲那一列:$22$(要求球回到甲手中)
第一套
题目:甲、乙、丙三名同学练习传球,每人都可以把球传给另外两个人中的任意一个,先由甲发球(作为第 $1$ 次传球),经过 $10$ 次传球后球仍然回到甲的手中,请问:整个传球过程共有多少种不同的可能?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与转移规则):记 $(\text{甲},\text{乙},\text{丙})$,初始为 $(1,0,0)$;每传一次,**新值等于另外两人的旧值之和**。
  2. 第 2 步(前 3 次):第 1 次 $(0,1,1)$;第 2 次甲 $=1+1=\underline{\quad}$,得 $(2,1,1)$;第 3 次乙 $=2+1=\underline{\quad}$,得 $(2,3,3)$。
  3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次甲 $=3+3=\underline{\quad}$,得 $(6,5,5)$;第 5 次甲 $=5+5=\underline{\quad}$,得 $(10,11,11)$。
  4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次甲 $=11+11=\underline{\quad}$,得 $(22,21,21)$;第 7 次甲 $=21+21=\underline{\quad}$,得 $(42,43,43)$。
  5. 第 5 步(第 8、9、10 次):第 8 次甲 $=43+43=\underline{\quad}$;第 9 次甲 $=85+85=\underline{\quad}$;第 10 次甲 $=171+171=\underline{\quad}$。
  6. 第 6 步(读甲那一列):答案为 $\underline{\quad}$ 种。
第二套
题目:三个快递中转站甲、乙、丙之间转运一个包裹,每个站都可以把包裹转给另外两个站中的任意一个。包裹从甲站发出(作为第 $1$ 次转运),经过 $10$ 次转运后又回到甲站,共有多少种不同的转运过程?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与转移规则):记 $(\text{甲},\text{乙},\text{丙})$,初始 $(1,0,0)$;新值 $=$ 另外两站的旧值之和。
  2. 第 2 步(前 3 次):第 1 次 $(0,1,1)$;第 2 次甲 $=\underline{\quad}$;第 3 次乙 $=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 4、5 次):甲分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(第 6、7 次):甲分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(第 8、9、10 次):甲分别为 $\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$、$\underline{\quad}$。
第三套
题目:甲、乙、丙三名同学练习传球,每人都可以把球传给另外两个人中的任意一个,先由甲发球(作为第 $1$ 次传球),经过 $8$ 次传球后球在乙的手中,请问:整个传球过程共有多少种不同的可能?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表):初始 $(\text{甲},\text{乙},\text{丙})=(1,0,0)$,新值 $=$ 另外两人旧值之和。
  2. 第 2 步(逐次递推):第 1 次 $(0,1,1)$;第 2 次 $(2,1,1)$;第 3 次乙 $=2+1=\underline{\quad}$,得 $(2,3,3)$。
  3. 第 3 步:第 4 次 $(6,5,5)$;第 5 次乙 $=6+5=\underline{\quad}$,得 $(10,11,11)$;第 6 次 $(22,21,21)$。
  4. 第 4 步:第 7 次乙 $=22+21=\underline{\quad}$,得 $(42,43,43)$;第 8 次乙 $=42+43=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(读乙那一列):答案为 $\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:甲、乙、丙、丁四名同学练习传球,每人都可以把球传给另外三个人中的任意一个。先由甲发球(作为第 $1$ 次传球),经过 $8$ 次传球后球仍然回到甲的手中,共有多少种不同的可能?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(改列数与转移规则):现在要列**四列** $(\text{甲},\text{乙},\text{丙},\text{丁})$,初始 $(1,0,0,0)$;每传一次,新值 $=$ **另外三人**旧值之和,即「总和减自己」。
  2. 第 2 步(前 3 次):第 1 次 $(0,1,1,1)$;第 2 次甲 $=1+1+1=\underline{\quad}$,得 $(3,2,2,2)$;第 3 次甲 $=2+2+2=\underline{\quad}$,得 $(6,7,7,7)$。
  3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次甲 $=7+7+7=\underline{\quad}$,得 $(21,20,20,20)$;第 5 次甲 $=20\times3=\underline{\quad}$,得 $(60,61,61,61)$。
  4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次甲 $=61\times3=\underline{\quad}$,得 $(183,182,182,182)$;第 7 次甲 $=182\times3=\underline{\quad}$,得 $(546,547,547,547)$。
  5. 第 5 步(第 8 次并读甲列):甲 $=547\times3=\underline{\quad}$ 种。
28. 【原题 ch12-xingqu-06】如图 $12\text{-}1$,用红、黄、蓝三种颜色给一个五边形的各个顶点染色,同一条边的两端点不能同色,且顶点 $A$ 必须染红色,请问:有多少种不同的染色方式?
详细思路
是哪类问题:这是「环形相邻不同色」染色问题,可以化成传球法:沿 $A\to B\to C\to D\to E$ 一路递推,最后再照顾 $E$ 与 $A$ 相邻的限制。
关键切入点:关键把「相邻不同色」翻译成传球规则:某顶点染某色的方法数 $=$ 前一顶点染**另外两色**的方法数之和。$A$ 固定红,起始行是 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$。推到 $E$ 后,因为 $E$ 与 $A$ 相邻,$E$ 不能染红,所以只把 $E$ 行的黄、蓝两个数相加。
方法概述:把环形染色化成传球法列表递推,末端去掉与首端同色的一项。
规范步骤:
  1. 起始行 $A$:$(1,0,0)$($A$ 必染红)
  2. $B$ 行:$(0,1,1)$($B$ 不能与 $A$ 同色)
  3. $C$ 行:$(2,1,1)$(新值 = 前一行另外两色之和)
  4. $D$ 行:$(2,3,3)$(同上)
  5. $E$ 行:$(6,5,5)$(同上)
  6. 去掉红色项:$5+5=10$($E$ 与 $A$ 相邻,不能染红)
第一套
题目:用红、黄、蓝三种颜色给一个七边形 $ABCDEFG$ 的各个顶点染色,同一条边的两端点不能同色,且顶点 $A$ 必须染红色,请问:有多少种不同的染色方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(起始行):$A$ 必染红,记 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$。
  2. 第 2 步(转移规则):某顶点染某色的方法数 $=$ 前一顶点染**另外两色**的方法数之和。
  3. 第 3 步($B\sim D$):$B$ 行 $(0,1,1)$;$C$ 行红 $=1+1=\underline{\quad}$,得 $(2,1,1)$;$D$ 行黄 $=2+1=\underline{\quad}$,得 $(2,3,3)$。
  4. 第 4 步($E\sim G$):$E$ 行红 $=3+3=\underline{\quad}$,得 $(6,5,5)$;$F$ 行红 $=5+5=\underline{\quad}$,得 $(10,11,11)$;$G$ 行红 $=11+11=\underline{\quad}$,得 $(22,21,21)$。
  5. 第 5 步(去掉红色项):$G$ 与 $A$ 相邻不能染红,答案 $=21+21=\underline{\quad}$。
第二套
题目:七个小朋友围成一圈做游戏,每人发一顶帽子,帽子有红、黄、蓝三色,相邻两人的帽子颜色必须不同。已知位置 $A$ 的小朋友戴红帽子,共有多少种发帽子的方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(起始行):$A$ 戴红帽,记 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$。
  2. 第 2 步(转移规则):某人戴某色的方法数 $=$ 前一人戴另外两色的方法数之和。
  3. 第 3 步(逐位递推):$B(0,1,1)$;$C$ 红 $=\underline{\quad}$;$D$ 黄 $=\underline{\quad}$;$E$ 红 $=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(继续):$F$ 红 $=\underline{\quad}$;$G$ 红 $=\underline{\quad}$,得 $(22,21,21)$。
  5. 第 5 步(首尾相邻):$G$ 与 $A$ 相邻不能戴红,答案 $=\underline{\quad}$。
第三套
题目:用红、黄、蓝三种颜色给一个五边形 $ABCDE$ 的各个顶点染色,同一条边的两端点不能同色(顶点 $A$ 的颜色不作规定),共有多少种不同的染色方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先固定 $A$):设 $A$ 染红,用传球法递推:$B(0,1,1)$,$C$ 红 $=\underline{\quad}$,$D$ 黄 $=\underline{\quad}$,$E$ 红 $=\underline{\quad}$。
  2. 第 2 步(首尾限制):$E$ 与 $A$ 相邻不能染红,故 $A$ 染红时有 $5+5=\underline{\quad}$ 种。
  3. 第 3 步(用对称性):$A$ 染黄、染蓝的情形与染红完全对称,各有 $10$ 种。
  4. 第 4 步(相乘):总数 $=10\times3=\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:一个五边形 $ABCDE$ 的五个顶点,再加上五边形内部的中心点 $O$,且 $O$ 与 $A,B,C,D,E$ 都用线段相连。现用红、黄、蓝、绿四种颜色给这 $6$ 个点染色,有线段相连的两点必须异色,共有多少种染色方式?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(分步):先染中心点 $O$,再染外圈五个点。$O$ 与五个顶点都相连,所以 $O$ 定色后,外圈只能用**剩下的 $3$ 种**颜色。
  2. 第 2 步($O$ 的选择):$O$ 有 $\underline{\quad}$ 种染法。
  3. 第 3 步(外圈固定首色递推):设 $A$ 用剩下三色中的某一种,用传球法:$B(0,1,1)$,$C$ 首色 $=\underline{\quad}$,$D$ 次色 $=\underline{\quad}$,$E$ 首色 $=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(首尾限制):$E$ 与 $A$ 相邻不能同色,$A$ 固定时有 $5+5=\underline{\quad}$ 种;$A$ 有 $3$ 种选择,外圈共 $10\times3=\underline{\quad}$ 种。
  5. 第 5 步(分步乘法原理):总数 $=4\times30=\underline{\quad}$ 种。
29. 【原题 ch12-xingqu-07】一个三位数,有相邻两个数字的和为 $16$,那么这样的三位数共有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「数字计数 + 重复计数去重」类问题:先按「哪一对相邻数字之和为 $16$」分类,再把两类都数到的数减掉。
关键切入点:关键有两点:一是审题——只要求**存在**一对相邻数字和为 $16$,不是全部;二是和为 $16$ 的相邻数字只有 $79$、$97$、$88$ 三种。分「百十位」和「十个位」两类计数会把 $797$、$979$、$888$ 各数两次,必须减掉。
方法概述:按相邻和为 16 的位置分两类计数,再减去被重复计算的数。
规范步骤:
  1. 列出和为 16 的数字对:$79,\ 97,\ 88$(两位数字都在 $0\sim9$ 且和为 16)
  2. 百位与十位和为 16:$3\times10=30$(个位可填 $0\sim9$)
  3. 十位与个位和为 16:$3\times9=27$(百位可填 $1\sim9$)
  4. 找重复的数:$797,\ 979,\ 888$(两对相邻和都是 16)
  5. 容斥去重:$30+27-3=54$(重复的数被数了两次)
第一套
题目:一个三位数,有相邻两个数字的和为 $15$,那么这样的三位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(找数字对):和为 $15$ 的两个数字(都在 $0\sim9$)有 $69,96,78,87$,共 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(百位与十位和为 15):个位可填 $0\sim9$ 共 $10$ 种,故有 $4\times10=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(十位与个位和为 15):百位不能为 $0$,可填 $1\sim9$ 共 $9$ 种,故有 $4\times9=\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(找重复):两对相邻和都是 $15$ 时首位与末位相同,即 $696,969,787,878$,共 $\underline{\quad}$ 个,它们各被数了两次。
  5. 第 5 步(容斥去重):$40+36-4=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:某小区的门牌号都是三位数。物业发现有些门牌号「存在相邻两个数字之和为 $15$」,这样的门牌号一共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(找数字对):和为 $15$ 的数字对有 $69,96,78,87$,共 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(前两位是这样的对):末位任填 $0\sim9$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(后两位是这样的对):首位只能填 $1\sim9$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(去重):$696,969,787,878$ 这 $\underline{\quad}$ 个被数了两次。
  5. 第 5 步(合计):$\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:一个三位数,有相邻两个数字的和为 $17$,那么这样的三位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(找数字对):和为 $17$ 的数字对只有 $89,98$,共 $\underline{\quad}$ 种。
  2. 第 2 步(百十位):个位任填,$2\times10=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(十个位):百位填 $1\sim9$,$2\times9=\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(去重):重复的是 $898,989$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步(容斥):$20+18-2=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:一个四位数,有相邻两个数字的和为 $16$,那么这样的四位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(三个位置):设 $A$:千位+百位 $=16$;$B$:百位+十位 $=16$;$C$:十位+个位 $=16$。和为 $16$ 的数字对仍是 $79,97,88$ 共 $3$ 种。
  2. 第 2 步(单个事件):$|A|=3\times10\times10=\underline{\quad}$;$|B|=9\times3\times10=\underline{\quad}$;$|C|=9\times10\times3=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(两两同时):$A,B$ 同时成立需千位=十位,共 $3$ 种,个位任填,$|A\cap B|=3\times10=\underline{\quad}$;$B,C$ 同时需百位=个位,千位填 $1\sim9$,$|B\cap C|=9\times3=\underline{\quad}$;$|A\cap C|=3\times3=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(三个同时):需千位=十位、百位=个位且两者和为 $16$,共 $\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步(三重容斥):$(300+270+270)-(30+27+9)+3=\underline{\quad}$ 个。
30. 【原题 ch12-xingqu-08】一个各位数字互不相等的五位数不含数字 $0$,且数字和为 $18$,这样的五位数共有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「数字和的拆分 + 全排列」类计数:先定出可用的数字**组合**,再对每个组合做全排列。
关键切入点:关键是把「五位数」的计数拆成两步:第一步只关心**用了哪五个数字**(互不相等、非零、和为 $18$),这是一个有序性无关的拆分问题;第二步这五个数字互不相同且都非零,任意排列都是合法五位数,故每组恰好贡献 $5!=120$ 个数。$1+2+3+4+5=15$ 是最小和,只能在此基础上「加 $3$」,于是组合只有三种。
方法概述:先枚举满足条件的数字组合,再每组乘以 5 的全排列数。
规范步骤:
  1. 找出所有组合:$\{1,2,4,5,6\},\ \{1,2,3,4,8\},\ \{1,2,3,5,7\}$(五个互异非零数字且和为 18)
  2. 每组的排列数:$5!=120$(五个数字互不相同且非零,首位无限制)
  3. 相乘:$3\times120=360$(分类相加、分步相乘)
第一套
题目:一个各位数字互不相等的五位数不含数字 $0$,且数字和为 $20$,这样的五位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先找组合):五个互异非零数字之和为 $20$,最小的和是 $1+2+3+4+5=\underline{\quad}$,所以要在此基础上多出 $5$。逐一列举得 $\{1,2,3,5,9\},\{1,2,3,6,8\},\{1,2,4,5,8\},\{1,2,4,6,7\},\{1,3,4,5,7\},\{2,3,4,5,6\}$,共 $\underline{\quad}$ 组。
  2. 第 2 步(每组的排列数):五个数字互不相同且都非零,任意排列都是五位数,故每组有 $5!=5\times4\times3\times2\times1=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(相乘):共 $6\times120=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:学校要给五个不同的社团各发一个编号牌,编号牌上是 $1\sim9$ 中互不相同的数字,且这五个数字之和为 $20$。把五个社团排成一排展示编号(顺序不同算不同方案),共有多少种展示方案?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(先找数字组合):五个互异非零数字最小和为 $1+2+3+4+5=\underline{\quad}$,要凑到 $20$,逐一列举得 $\{1,2,3,5,9\},\{1,2,3,6,8\},\{1,2,4,5,8\},\{1,2,4,6,7\},\{1,3,4,5,7\},\{2,3,4,5,6\}$ 共 $\underline{\quad}$ 组。
  2. 第 2 步(每组排队):五个不同编号排成一排有 $5!=\underline{\quad}$ 种。
  3. 第 3 步(相乘):$6\times120=\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:一个各位数字互不相等的五位数不含数字 $0$,且数字和为 $19$,这样的五位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(找组合):五个互异非零数字最小和为 $\underline{\quad}$,要多出 $4$,列举得 $\{1,2,3,4,9\},\{1,2,3,5,8\},\{1,2,3,6,7\},\{1,2,4,5,7\},\{1,3,4,5,6\}$,共 $\underline{\quad}$ 组。
  2. 第 2 步(每组排列):$5!=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(相乘):$5\times120=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:一个各位数字互不相等的五位数,数字和为 $18$(**允许含数字 $0$**),这样的五位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(找组合):五个互异数字(可含 $0$)之和为 $18$。含 $0$ 的组合相当于另外四个互异非零数字之和为 $18$,共 $11$ 组;不含 $0$ 的仍是 $\{1,2,4,5,6\},\{1,2,3,4,8\},\{1,2,3,5,7\}$ 共 $\underline{\quad}$ 组。
  2. 第 2 步(不含 0 的组):每组任意排列都是五位数,有 $5!=\underline{\quad}$ 个,共 $3\times120=\underline{\quad}$ 个。
  3. 第 3 步(含 0 的组要去掉首位为 0 的):全排列 $120$ 个中首位为 $0$ 的有 $4!=\underline{\quad}$ 个,故每组只有 $120-24=\underline{\quad}$ 个。
  4. 第 4 步(含 0 的组合计):$11\times96=\underline{\quad}$ 个。
  5. 第 5 步(总计):$360+1056=\underline{\quad}$ 个。
31. 【原题 ch12-xingqu-09】一个十位数只含有数字 $1$ 或 $2$,且不含两个连续的数字 $1$,一共有多少个这样的十位数?
详细思路
是哪类问题:这是「不相邻插空」类组合计数:十个数位只填 $1$ 或 $2$,要求两个 $1$ 不相邻。
关键切入点:关键是按 **$1$ 的个数** 分类:若用了 $k$ 个 $1$,则剩下 $10-k$ 个 $2$ 先排成一排,形成 $10-k+1=11-k$ 个空隙,把 $k$ 个 $1$ 插进互不相同的空隙里就保证了两个 $1$ 不相邻,方法数为 $C_{11-k}^{k}$。$k$ 最多到 $5$,再多必出现相邻的 $1$。
方法概述:按 1 的个数分类,用「2 排好后插空」的组合数计数再求和。
规范步骤:
  1. 不含 1:$1$ 种(全是 2)
  2. 含 1 个 1:$C_{10}^{1}=10$(9 个 2 形成 10 个空隙)
  3. 含 2、3 个 1:$C_{9}^{2}=36,\ C_{8}^{3}=56$(插空)
  4. 含 4、5 个 1:$C_{7}^{4}=35,\ C_{6}^{5}=6$(插空;再多必相邻)
  5. 求和:$1+10+36+56+35+6=144$(分类相加)
第一套
题目:一个十二位数只含有数字 $1$ 或 $2$,且不含两个连续的数字 $1$,一共有多少个这样的十二位数?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(分类标准):按 $1$ 的个数 $k$ 分类。$k$ 个 $1$ 与 $12-k$ 个 $2$,先把 $2$ 排好形成 $13-k$ 个空隙,再把 $1$ 插入不同空隙,方法数为 $C_{13-k}^{k}$。
  2. 第 2 步($k=0,1,2$):$1$ 种;$C_{12}^{1}=\underline{\quad}$;$C_{11}^{2}=\dfrac{11\times10}{2}=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步($k=3,4$):$C_{10}^{3}=\dfrac{10\times9\times8}{3\times2\times1}=\underline{\quad}$;$C_{9}^{4}=\dfrac{9\times8\times7\times6}{4\times3\times2\times1}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步($k=5,6$):$C_{8}^{5}=\dfrac{8\times7\times6}{3\times2\times1}=\underline{\quad}$;$C_{7}^{6}=\underline{\quad}$。$k$ 再大就必出现相邻的 $1$。
  5. 第 5 步(求和):$1+12+55+120+126+56+7=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:一排 $12$ 盏彩灯,每盏灯要么亮要么灭,但任意两盏相邻的灯不能同时亮。这排彩灯一共有多少种不同的明灭状态?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):把「亮」看作 $1$、「灭」看作 $2$,问题变成 $12$ 位的 $1/2$ 串且没有相邻的两个 $1$。按亮灯个数 $k$ 分类,方法数为 $C_{13-k}^{k}$。
  2. 第 2 步($k=0,1,2$):$1$;$C_{12}^{1}=\underline{\quad}$;$C_{11}^{2}=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步($k=3,4$):$C_{10}^{3}=\underline{\quad}$;$C_{9}^{4}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步($k=5,6$):$C_{8}^{5}=\underline{\quad}$;$C_{7}^{6}=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(求和):$\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:一排 $10$ 个座位,要安排若干名同学入座(也可以一个人都不坐),要求任意两名同学都不相邻。共有多少种不同的坐法?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):把「坐人」记为 $1$、「空位」记为 $2$,问题就是 $10$ 位 $1/2$ 串且无相邻的 $1$。设坐 $k$ 人,空位 $10-k$ 个形成 $11-k$ 个空隙,方法数 $C_{11-k}^{k}$。
  2. 第 2 步($k=0,1,2$):$1$;$C_{10}^{1}=\underline{\quad}$;$C_{9}^{2}=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步($k=3,4$):$C_{8}^{3}=\underline{\quad}$;$C_{7}^{4}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步($k=5$):$C_{6}^{5}=\underline{\quad}$,$k$ 再大必相邻。
  5. 第 5 步(求和):$\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:一个十位数只含有数字 $1$ 或 $2$,不含两个连续的数字 $1$,且数字 $1$ 至少出现 $3$ 次。这样的十位数共有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(分类标准):仍按 $1$ 的个数 $k$ 分类,插空得方法数 $C_{11-k}^{k}$;但现在只保留 $k\ge3$ 的类。
  2. 第 2 步($k$ 的上界):$10$ 位里放 $k$ 个不相邻的 $1$ 需要 $11-k\ge k$,即 $k\le\underline{\quad}$,所以 $k$ 只能取 $3,4,5$。
  3. 第 3 步(逐类计算):$k=3$ 时 $C_{8}^{3}=\underline{\quad}$;$k=4$ 时 $C_{7}^{4}=\underline{\quad}$;$k=5$ 时 $C_{6}^{5}=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(求和):$56+35+6=\underline{\quad}$ 个。
32. 【原题 ch12-xingqu-10】一个六位数由 $1,2,3,4,5$ 组成,而且任意相邻两位数的数字之差都是 $1$,这样的六位数有多少个?
详细思路
是哪类问题:这是「相邻位受限的数字串」计数,用传球法逐位递推:把「相邻两位相差 $1$」看成「只能传给与自己相差 $1$ 的数」。
关键切入点:关键在于列一张 $5$ 列的表(末位分别是 $1,2,3,4,5$),第 $k$ 行表示前 $k$ 位已排好且第 $k$ 位取该值的方法数。转移规则是:末位为 $d$ 的新值 $=$ 上一行中 $d-1$ 与 $d+1$ 两列的旧值之和($1$ 只能由 $2$ 来,$5$ 只能由 $4$ 来)。
方法概述:列表按位递推,每格 = 上一行相邻两格之和,最后把第 6 行各格相加。
规范步骤:
  1. 第 1 位:$(1,1,1,1,1)$(首位取 $1\sim5$ 各 1 种)
  2. 第 2 位:$(1,2,2,2,1)$(新值 = 上一行相邻两格之和)
  3. 第 3、4 位:$(2,3,4,3,2)\to(3,6,6,6,3)$(同上)
  4. 第 5、6 位:$(6,9,12,9,6)\to(9,18,18,18,9)$(同上)
  5. 求和:$9+18+18+18+9=72$(把第 6 行各格相加)
第一套
题目:一个八位数由 $1,2,3,4,5$ 组成,而且任意相邻两位数字之差都是 $1$,这样的八位数有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表与规则):列 $5$ 列(末位为 $1\sim5$)。第 $1$ 行为 $(1,1,1,1,1)$;转移规则是「末位为 $d$ 的新值 $=$ 上一行 $d-1$ 与 $d+1$ 两格之和」。
  2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $(1,2,2,2,1)$;第 3 行末位 $2$ 处 $=1+2=\underline{\quad}$,末位 $3$ 处 $=2+2=\underline{\quad}$,得 $(2,3,4,3,2)$。
  3. 第 3 步(第 4、5 行):第 4 行末位 $2$ 处 $=2+4=\underline{\quad}$,得 $(3,6,6,6,3)$;第 5 行末位 $3$ 处 $=6+6=\underline{\quad}$,得 $(6,9,12,9,6)$。
  4. 第 4 步(第 6、7 行):第 6 行末位 $2$ 处 $=6+12=\underline{\quad}$,得 $(9,18,18,18,9)$;第 7 行末位 $2$ 处 $=9+18=\underline{\quad}$,末位 $3$ 处 $=18+18=\underline{\quad}$,得 $(18,27,36,27,18)$。
  5. 第 5 步(第 8 行并求和):第 8 行为 $(27,54,54,54,27)$,答案 $=27+54+54+54+27=\underline{\quad}$ 个。
第二套
题目:一部电梯在 $1\sim5$ 层之间运行,每次只能上一层或下一层。它从某层出发,一共停靠 $8$ 次(含出发时所在的那一次),把这 $8$ 次停靠的楼层依次记下来,共有多少种不同的记录?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转化):每次停靠的楼层就是一位数字,相邻两次相差 $1$,于是与「相邻数字差为 $1$ 的八位数」完全相同。第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1)$。
  2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $(1,2,2,2,1)$;第 3 行 $2$ 处 $=\underline{\quad}$,$3$ 处 $=\underline{\quad}$。
  3. 第 3 步(第 4、5 行):第 4 行 $2$ 处 $=\underline{\quad}$;第 5 行 $3$ 处 $=\underline{\quad}$。
  4. 第 4 步(第 6、7 行):第 6 行 $2$ 处 $=\underline{\quad}$;第 7 行 $2$ 处 $=\underline{\quad}$,$3$ 处 $=\underline{\quad}$。
  5. 第 5 步(第 8 行求和):$\underline{\quad}$ 种。
第三套
题目:一个六位数由 $1,2,3,4,5,6$ 组成,而且任意相邻两位数字之差都是 $1$,这样的六位数有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(列表加一列):现在要列 $6$ 列(末位 $1\sim6$),第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1,1)$,转移规则不变。
  2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $(1,2,2,2,2,1)$;第 3 行 $3$ 处 $=2+2=\underline{\quad}$,$4$ 处 $=2+2=\underline{\quad}$,得 $(2,3,4,4,3,2)$。
  3. 第 3 步(第 4 行):$3$ 处 $=3+4=\underline{\quad}$,得 $(3,6,7,7,6,3)$。
  4. 第 4 步(第 5 行):$3$ 处 $=6+7=\underline{\quad}$,得 $(6,10,13,13,10,6)$。
  5. 第 5 步(第 6 行并求和):$3$ 处 $=10+13=\underline{\quad}$,得 $(10,19,23,23,19,10)$,答案 $=10+19+23+23+19+10=\underline{\quad}$ 个。
第三套
题目:一个六位数由 $1,2,3,4,5$ 组成,而且任意相邻两位数字之差都是 $1$ 或 $2$,这样的六位数有多少个?
引导填空(在横线上填关键结果):
  1. 第 1 步(转移规则变宽):末位为 $d$ 的新值 $=$ 上一行中所有与 $d$ 相差 $1$ 或 $2$ 的格子之和(每格最多有 $4$ 个来源)。第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1)$。
  2. 第 2 步(第 2 行):$1$ 处 $=1+1=\underline{\quad}$(来自 $2,3$);$2$ 处 $=1+1+1=\underline{\quad}$(来自 $1,3,4$);$3$ 处 $=1+1+1+1=\underline{\quad}$,得 $(2,3,4,3,2)$。
  3. 第 3 步(第 3 行):$1$ 处 $=3+4=\underline{\quad}$;$2$ 处 $=2+4+3=\underline{\quad}$;$3$ 处 $=2+3+3+2=\underline{\quad}$,得 $(7,9,10,9,7)$。
  4. 第 4 步(第 4 行):$1$ 处 $=9+10=\underline{\quad}$;$2$ 处 $=7+10+9=\underline{\quad}$;$3$ 处 $=7+9+9+7=\underline{\quad}$,得 $(19,26,32,26,19)$。
  5. 第 5 步(第 5 行):$1$ 处 $=26+32=\underline{\quad}$;$2$ 处 $=19+32+26=\underline{\quad}$;$3$ 处 $=19+26+26+19=\underline{\quad}$,得 $(58,77,90,77,58)$。
  6. 第 6 步(第 6 行并求和):$1$ 处 $=77+90=\underline{\quad}$;$2$ 处 $=58+90+77=\underline{\quad}$;$3$ 处 $=58+77+77+58=\underline{\quad}$,答案 $=167+225+270+225+167=\underline{\quad}$ 个。

附录 · 答案

(原题答案见题库;以下为三套变式的完整填好步骤与最终答案)
  1. 1. ch12-chaoyue-01 · 第一套
    1. 第 1 步(把禁止对变成传球规则):$1$ 只能接 $1$ 或 $3$;$2$ 只能接 $3$;$3$ 只能接 $2$ 或 $3$。于是「末位 $1$」新值 $=$ 上一行末位 $1$ 的值;「末位 $2$」新值 $=$ 上一行末位 $3$ 的值;「末位 $3$」新值 $=$ 上一行三数之和。第 $1$ 行 $(1,1,1)$。
    2. 第 2 步(第 2~5 行):第 2 行 $3$ 列 $=1+1+1=\underline{3}$,得 $(1,1,3)$;第 3 行 $3$ 列 $=1+1+3=\underline{5}$,得 $(1,3,5)$;第 4 行 $3$ 列 $=\underline{9}$,得 $(1,5,9)$;第 5 行 $3$ 列 $=\underline{15}$,得 $(1,9,15)$。
    3. 第 3 步(第 6~9 行):$3$ 列依次为 $\underline{25}$、$\underline{41}$、$\underline{67}$、$\underline{109}$,即 $(1,15,25),(1,25,41),(1,41,67),(1,67,109)$。
    4. 第 4 步(第 10、11 行):第 10 行 $3$ 列 $=1+67+109=\underline{177}$,得 $(1,109,177)$;第 11 行 $3$ 列 $=1+109+177=\underline{287}$,得 $(1,177,287)$。第一问答案 $=1+177+287=\underline{465}$。
    5. 第 5 步(缺数字的情形):不含 $1$ 时只用 $2,3$ 且不许 $22$,是斐波那契型,$11$ 位有 $\underline{233}$ 个;不含 $2$ 时只用 $1,3$ 且不许 $31$,只能形如 $1\cdots13\cdots3$,有 $\underline{12}$ 个;不含 $3$ 时只用 $1,2$ 且 $12,21,22$ 全禁,只剩全 $1$,有 $\underline{1}$ 个。
    6. 第 6 步(容斥):只用一种数字的(全 $3$、全 $1$ 各 $1$ 个,全 $2$ 不合法)被重复减了,故要去掉的是 $(233+12+1)-(1+0+1)=\underline{244}$ 个。
    7. 第 7 步(第二问):$465-244=\underline{221}$ 个。
    最终答案:(1)$465$ 个;(2)$221$ 个。
  2. 1. ch12-chaoyue-01 · 第二套
    1. 第 1 步(传球规则):$1$ 只能接 $1,3$;$2$ 只能接 $3$;$3$ 只能接 $2,3$。第 $1$ 行 $(1,1,1)$。
    2. 第 2 步(第 2~5 行):$3$ 列依次为 $\underline{3}$、$\underline{5}$、$\underline{9}$、$\underline{15}$。
    3. 第 3 步(第 6~9 行):$3$ 列依次为 $\underline{25}$、$\underline{41}$、$\underline{67}$、$\underline{109}$。
    4. 第 4 步(第 10、11 行与总数):$3$ 列为 $\underline{177}$、$\underline{287}$,总数 $=\underline{465}$。
    5. 第 5 步(缺数字):不含 $1$ 有 $\underline{233}$ 个;不含 $2$ 有 $\underline{12}$ 个;不含 $3$ 有 $\underline{1}$ 个。
    6. 第 6 步(容斥):要去掉 $\underline{244}$ 个。
    7. 第 7 步(第二问):$\underline{221}$ 个。
    最终答案:(1)$465$ 个;(2)$221$ 个。
  3. 1. ch12-chaoyue-01 · 第三套
    1. 第 1 步(传球规则):末位 $1$ 的新值 $=$ 上一行末位 $1$ 的值;末位 $2$ 的新值 $=$ 上一行末位 $3$ 的值;末位 $3$ 的新值 $=$ 上一行三数之和。第 $1$ 行 $(1,1,1)$。
    2. 第 2 步(第 2~5 行):$3$ 列依次为 $\underline{3}$、$\underline{5}$、$\underline{9}$、$\underline{15}$。
    3. 第 3 步(第 6~9 行):$3$ 列依次为 $\underline{25}$、$\underline{41}$、$\underline{67}$、$\underline{109}$,第 9 行为 $(1,67,109)$。
    4. 第 4 步(第 10 行并求和):$3$ 列 $=1+67+109=\underline{177}$,第 10 行为 $(1,109,177)$,答案 $=1+109+177=\underline{287}$ 个。
    最终答案:$287$ 个。
  4. 1. ch12-chaoyue-01 · 第三套
    1. 第 1 步(先求总数):用传球法递推,第 $9$ 行为 $(1,67,109)$,总数 $=1+67+109=\underline{177}$ 个。
    2. 第 2 步(恰好用一种数字):全 $1$ 合法($11$ 不在禁止对里),全 $2$ 不合法(出现 $22$),全 $3$ 合法。故恰好一种的有 $1+0+1=\underline{2}$ 个。
    3. 第 3 步(三种都用到):不含 $1$ 的有 $89$ 个、不含 $2$ 的有 $10$ 个、不含 $3$ 的有 $1$ 个,容斥后要去掉 $(89+10+1)-(1+0+1)=\underline{98}$ 个,故三种都用到的有 $177-98=\underline{79}$ 个。
    4. 第 4 步(用「总数减两头」):恰好两种 $=$ 总数 $-$ 恰好一种 $-$ 恰好三种 $=177-2-79=\underline{96}$ 个。
    最终答案:$96$ 个。
  5. 2. ch12-chaoyue-02 · 第一套
    1. 第 1 步(三角形的增量):$1$ 个三角形把平面分成 $2$ 部分;第 $n$ 个三角形与前面 $n-1$ 个最多有 $6(n-1)$ 个交点,就被分成 $6(n-1)$ 段,新增 $6(n-1)$ 个区域。
    2. 第 2 步((1) 求和):$1+2+\cdots+9=\underline{45}$,故共 $2+6\times45=\underline{272}$ 个部分。
    3. 第 3 步((2) 先画两条直线):$1$ 条直线分成 $2$ 部分;第 $2$ 条与它交 $1$ 点、被分成 $2$ 段,新增 $2$ 个,共 $2+2=\underline{4}$ 个部分。
    4. 第 4 步((2) 四个四边形):一个四边形与一条直线最多 $2$ 个交点、与另一个四边形最多 $8$ 个交点。四个四边形的增量依次为 $2\times2=\underline{4}$、$4+8=\underline{12}$、$4+16=\underline{20}$、$4+24=\underline{28}$,合计 $4+12+20+28=\underline{64}$。
    5. 第 5 步((2) 三个圆):一个圆与直线最多 $2$ 点、与四边形最多 $8$ 点、与圆最多 $2$ 点。增量依次为 $2\times2+4\times8=\underline{36}$、$36+2=\underline{38}$、$36+4=\underline{40}$,合计 $36+38+40=\underline{114}$。
    6. 第 6 步((2) 合计):$4+64+114=\underline{182}$ 个部分。
    最终答案:(1)$272$ 个部分;(2)$182$ 个部分。
  6. 2. ch12-chaoyue-02 · 第二套
    1. 第 1 步(增量规则):封闭围栏的新增块数 $=$ 它与已有图形的交点数;公路(直线)的新增块数 $=$ 交点数 $+1$。
    2. 第 2 步((1)):$1+2+\cdots+9=\underline{45}$,共 $\underline{272}$ 块。
    3. 第 3 步((2) 两条公路):共 $\underline{4}$ 块。
    4. 第 4 步((2) 四个四边形围栏):增量依次 $\underline{4}$、$\underline{12}$、$\underline{20}$、$\underline{28}$,合计 $\underline{64}$。
    5. 第 5 步((2) 三个圆形围栏):增量依次 $\underline{36}$、$\underline{38}$、$\underline{40}$,合计 $\underline{114}$。
    6. 第 6 步((2) 合计):$\underline{182}$ 块。
    最终答案:(1)$272$ 块;(2)$182$ 块。
  7. 2. ch12-chaoyue-02 · 第三套
    1. 第 1 步(起点):$1$ 个四边形把平面分成 $2$ 个部分。
    2. 第 2 步(增量):两个四边形最多有 $\underline{8}$ 个交点(每条边与另一四边形最多交 $2$ 点,$4$ 条边共 $8$ 点),故第 $n$ 个四边形与前面 $n-1$ 个最多有 $8(n-1)$ 个交点,新增 $8(n-1)$ 个区域。
    3. 第 3 步(求和):$1+2+\cdots+7=\underline{28}$,增量合计 $8\times28=\underline{224}$。
    4. 第 4 步(总数):$2+224=\underline{226}$ 个部分。
    最终答案:$226$ 个部分。
  8. 2. ch12-chaoyue-02 · 第三套
    1. 第 1 步(先画直线):$3$ 条直线最多把平面分成 $1+(1+2+3)=\underline{7}$ 个部分。
    2. 第 2 步(三角形与已有图形的交点):一个三角形与一条直线最多 $2$ 个交点,与 $3$ 条直线共 $3\times2=\underline{6}$ 个;与另一个三角形最多 $6$ 个交点。
    3. 第 3 步(五个三角形的增量):依次为 $6$、$6+6=\underline{12}$、$6+12=\underline{18}$、$6+18=\underline{24}$、$6+24=\underline{30}$,合计 $6+12+18+24+30=\underline{90}$。
    4. 第 4 步(圆的增量):一个圆与 $3$ 条直线最多 $6$ 点、与 $5$ 个三角形最多 $5\times6=\underline{30}$ 点、与另一个圆最多 $2$ 点。故两个圆依次新增 $6+30=\underline{36}$、$36+2=\underline{38}$,合计 $\underline{74}$。
    5. 第 5 步(合计):$7+90+74=\underline{171}$ 个部分。
    最终答案:$171$ 个部分。
  9. 5. ch12-chaoyue-05 · 第一套
    1. 第 1 步(小情形):$a_1=1$(这个数是 $2$),$a_2=1$(这个数是 $4$),$a_3=\underline{2}$(这两个数是 $3$ 和 $8$)。
    2. 第 2 步(逆向分类):能 $n$ 步变成 $1$ 的数中,偶数由「$n-1$ 步能变成 $1$ 的数」乘 $2$ 得到,奇数对应「$n-2$ 步能变成 $1$ 的数」,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{3}$,$a_5=\underline{5}$,$a_6=\underline{8}$,$a_7=\underline{13}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{21}$,$a_9=\underline{34}$,$a_{10}=\underline{55}$。
    5. 第 5 步(推到 12):$a_{11}=\underline{89}$,$a_{12}=\underline{144}$。
    最终答案:$144$ 个。
  10. 5. ch12-chaoyue-05 · 第二套
    1. 第 1 步(小情形):$a_1=1$(初始 $2$ 件),$a_2=1$(初始 $4$ 件),$a_3=\underline{2}$(初始 $3$ 或 $8$ 件)。
    2. 第 2 步(逆向分类):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{3}$,$a_5=\underline{5}$,$a_6=\underline{8}$,$a_7=\underline{13}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{21}$,$a_9=\underline{34}$,$a_{10}=\underline{55}$。
    5. 第 5 步(推到 12):$a_{11}=\underline{89}$,$a_{12}=\underline{144}$。
    最终答案:$144$ 种。
  11. 5. ch12-chaoyue-05 · 第三套
    1. 第 1 步(小情形):$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{2}$。
    2. 第 2 步(递推式):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{3}$,$a_5=\underline{5}$,$a_6=\underline{8}$,$a_7=\underline{13}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{21}$,$a_9=\underline{34}$,$a_{10}=\underline{55}$。
    5. 第 5 步(推到 11):$a_{11}=\underline{89}$ 个。
    最终答案:$89$ 个。
  12. 5. ch12-chaoyue-05 · 第三套
    1. 第 1 步(明确要求):现在要的是恰好 $1,2,\cdots,9$ 次的**全部**情形之和,而不是只取第 $9$ 项。
    2. 第 2 步(先列出每一项):$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{2}$,$a_4=\underline{3}$,$a_5=\underline{5}$,$a_6=\underline{8}$。
    3. 第 3 步(继续):$a_7=\underline{13}$,$a_8=\underline{21}$,$a_9=\underline{34}$。
    4. 第 4 步(不重复性):一个数变成 $1$ 所需的次数是唯一确定的,所以各项之间没有重复,可以直接相加。
    5. 第 5 步(求和):$1+1+2+3+5+8+13+21+34=\underline{88}$ 个。
    最终答案:$88$ 个。
  13. 7. ch12-chaoyue-07 · 第一套
    1. 第 1 步(递推式):看 $A_1$ 所在的三角形,它把其余点分成三段,各段点数都必须是 $3$ 的倍数,设为 $3a,3b,3c$($a+b+c=n-1$),三段互不影响,故 $t_n=\sum_{a+b+c=n-1}t_at_bt_c$,且 $t_0=t_1=1$。
    2. 第 2 步(先备好前几项):$t_2=3\times1=\underline{3}$;$t_3=3\times3+3\times1=\underline{12}$;$t_4=3\times12+6\times3+1=\underline{55}$;$t_5=3\times55+6\times12+3\times9+3\times3=\underline{273}$。
    3. 第 3 步($n=6$,按 $(a,b,c)$ 的取值分类):$(5,0,0)$ 型有 $3$ 种排法,贡献 $3\times273=\underline{819}$;$(4,1,0)$ 型有 $6$ 种排法,贡献 $6\times55=\underline{330}$。
    4. 第 4 步(继续分类):$(3,2,0)$ 型有 $6$ 种排法,贡献 $6\times(12\times3)=\underline{216}$;$(3,1,1)$ 型有 $3$ 种排法,贡献 $3\times12=\underline{36}$;$(2,2,1)$ 型有 $3$ 种排法,贡献 $3\times(3\times3)=\underline{27}$。
    5. 第 5 步(求和):$t_6=819+330+216+36+27=\underline{1428}$ 种。
    最终答案:$1428$ 种。
  14. 7. ch12-chaoyue-07 · 第二套
    1. 第 1 步(转化与递推式):同学就是圆周上的点,绳子三角形就是不相交三角形,仍有 $t_0=t_1=1$,$t_n=\sum_{a+b+c=n-1}t_at_bt_c$。
    2. 第 2 步(前几项):$t_2=\underline{3}$;$t_3=\underline{12}$;$t_4=\underline{55}$;$t_5=\underline{273}$。
    3. 第 3 步($n=6$ 的前两类):$(5,0,0)$ 贡献 $\underline{819}$;$(4,1,0)$ 贡献 $\underline{330}$。
    4. 第 4 步(其余三类):$(3,2,0)$ 贡献 $\underline{216}$;$(3,1,1)$ 贡献 $\underline{36}$;$(2,2,1)$ 贡献 $\underline{27}$。
    5. 第 5 步(求和):共 $\underline{1428}$ 种。
    最终答案:$1428$ 种。
  15. 7. ch12-chaoyue-07 · 第三套
    1. 第 1 步(先固定):$A_1A_2A_3$ 已定,它把其余点全部留在同一段里,即 $A_4\sim A_{15}$ 这 $12$ 个点。
    2. 第 2 步(化为子问题):这 $12$ 个点要连成 $4$ 个互不相交的三角形,方法数就是 $t_4$。
    3. 第 3 步(算 $t_4$):$t_2=3\times1=\underline{3}$;$t_3=3\times3+3\times1=\underline{12}$;$t_4=3\times12+6\times3+1=\underline{55}$。
    4. 第 4 步(写出答案):共 $\underline{55}$ 种。
    最终答案:$55$ 种。
  16. 7. ch12-chaoyue-07 · 第三套
    1. 第 1 步(备好前几项):$t_0=t_1=1$,$t_2=\underline{3}$,$t_3=\underline{12}$,$t_4=\underline{55}$,$t_5=\underline{273}$,$t_6=819+330+216+36+27=\underline{1428}$。
    2. 第 2 步($n=7$,$a+b+c=6$,先看含大项的类):$(6,0,0)$ 有 $3$ 种排法,贡献 $3\times1428=\underline{4284}$;$(5,1,0)$ 有 $6$ 种,贡献 $6\times273=\underline{1638}$。
    3. 第 3 步(继续):$(4,2,0)$ 有 $6$ 种,贡献 $6\times(55\times3)=\underline{990}$;$(4,1,1)$ 有 $3$ 种,贡献 $3\times55=\underline{165}$。
    4. 第 4 步(继续):$(3,3,0)$ 有 $3$ 种,贡献 $3\times(12\times12)=\underline{432}$;$(3,2,1)$ 有 $6$ 种,贡献 $6\times(12\times3)=\underline{216}$;$(2,2,2)$ 只有 $1$ 种,贡献 $3\times3\times3=\underline{27}$。
    5. 第 5 步(求和):$t_7=4284+1638+990+165+432+216+27=\underline{7752}$ 种。
    最终答案:$7752$ 种。
  17. 8. ch12-chaoyue-08 · 第一套
    1. 第 1 步(转化):怨言数就是排列的**逆序数**(排在前面且更大的数对的个数)。
    2. 第 2 步(插入法的规则):把最大的数插入已有 $n-1$ 个数的排列:插在最后加 $0$,倒数第 $2$ 位加 $1$,……最前面加 $n-1$。所以新行第 $k$ 项 $=$ 上一行第 $k-(n-1)$ 到第 $k$ 项之和(共 $n$ 项)。
    3. 第 3 步(前几行):$n=1$ 行为 $(1)$;$n=2$ 行为 $(1,1)$;$n=3$ 行为 $(1,2,2,1)$;$n=4$ 行为 $(1,3,5,6,5,3,1)$。
    4. 第 4 步($n=5$ 行):第 $3$ 项 $=1+3+5=\underline{9}$,第 $4$ 项 $=1+3+5+6=\underline{15}$,第 $5$ 项 $=1+3+5+6+5=\underline{20}$,第 $6$ 项 $=3+5+6+5+3=\underline{22}$,整行为 $(1,4,9,15,20,22,20,15,9,4,1)$。
    5. 第 5 步($n=6$ 行):第 $4$ 项 $=1+4+9+15+20+22=\underline{71}$,第 $5$ 项 $=4+9+15+20+22+20=\underline{90}$,第 $6$ 项 $=9+15+20+22+20+15=\underline{101}$,整行为 $(1,5,14,29,49,71,90,101,101,90,71,49,29,14,5,1)$(下标从怨言数 $0$ 开始)。
    6. 第 6 步($n=7$ 行取怨言数 $9$):$=$ 上一行怨言数 $3\sim9$ 这 $7$ 项之和 $=29+49+71+90+101+101+90=\underline{531}$ 种。
    最终答案:$531$ 种。
  18. 8. ch12-chaoyue-08 · 第二套
    1. 第 1 步(转化):抱怨数就是排列的逆序数。
    2. 第 2 步(插入法规则):把最厚的书插入已有排列,插在最右加 $0$,往左每移一位加 $1$;故新行第 $k$ 项 $=$ 上一行连续 $n$ 项之和。
    3. 第 3 步(前几行):$(1)$;$(1,1)$;$(1,2,2,1)$;$(1,3,5,6,5,3,1)$。
    4. 第 4 步($n=5$ 行):第 $3\sim6$ 项分别为 $\underline{9}$、$\underline{15}$、$\underline{20}$、$\underline{22}$。
    5. 第 5 步($n=6$ 行):第 $4\sim6$ 项分别为 $\underline{71}$、$\underline{90}$、$\underline{101}$。
    6. 第 6 步($n=7$ 行取抱怨数 $9$):$\underline{531}$ 种。
    最终答案:$531$ 种。
  19. 8. ch12-chaoyue-08 · 第三套
    1. 第 1 步(转化与规则):怨言数即逆序数;新行第 $k$ 项 $=$ 上一行连续 $n$ 项之和。
    2. 第 2 步(前几行):$(1)$;$(1,1)$;$(1,2,2,1)$;$(1,3,5,6,5,3,1)$。
    3. 第 3 步($n=5$ 行):第 $3\sim6$ 项分别为 $\underline{9}$、$\underline{15}$、$\underline{20}$、$\underline{22}$,整行 $(1,4,9,15,20,22,20,15,9,4,1)$。
    4. 第 4 步($n=6$ 行取怨言数 $6$):$=$ 上一行怨言数 $1\sim6$ 这 $6$ 项之和 $=4+9+15+20+22+20=\underline{90}$ 种。
    最终答案:$90$ 种。
  20. 8. ch12-chaoyue-08 · 第三套
    1. 第 1 步(前几行):$(1)$;$(1,1)$;$(1,2,2,1)$;$(1,3,5,6,5,3,1)$。
    2. 第 2 步($n=5$ 行):第 $3\sim6$ 项分别为 $\underline{9}$、$\underline{15}$、$\underline{20}$、$\underline{22}$。
    3. 第 3 步($n=6$ 行):第 $4\sim6$ 项分别为 $\underline{71}$、$\underline{90}$、$\underline{101}$,整行 $(1,5,14,29,49,71,90,101,101,90,71,49,29,14,5,1)$。
    4. 第 4 步($n=7$ 行、怨言数 $7$):$=$ 上一行怨言数 $1\sim7$ 这 $7$ 项之和 $=5+14+29+49+71+90+101=\underline{359}$。
    5. 第 5 步($n=7$ 行、怨言数 $8$):$=$ 上一行怨言数 $2\sim8$ 之和 $=14+29+49+71+90+101+101=\underline{455}$。
    6. 第 6 步(两类相加,互不重叠):$359+455=\underline{814}$ 种。
    最终答案:$814$ 种。
  21. 9. ch12-tuozhan-01 · 第一套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=\underline{4}$。
    2. 第 2 步(按最后一天分类):最后一天写 $1$、$2$ 或 $3$ 篇,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{7}$,$a_5=\underline{13}$,$a_6=\underline{24}$,$a_7=\underline{44}$,$a_8=\underline{81}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{149}$,$a_{10}=\underline{274}$,$a_{11}=\underline{504}$,$a_{12}=\underline{927}$。
    5. 第 5 步(推到 15):$a_{13}=\underline{1705}$,$a_{14}=\underline{3136}$,$a_{15}=\underline{5768}$。
    最终答案:$5768$ 种。
  22. 9. ch12-tuozhan-01 · 第二套
    1. 第 1 步(最小情形):$1$ 台 $1$ 种,$2$ 台 $2$ 种,$3$ 台 $\underline{4}$ 种。
    2. 第 2 步(按最后一天分类):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{7}$,$a_5=\underline{13}$,$a_6=\underline{24}$,$a_7=\underline{44}$,$a_8=\underline{81}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{149}$,$a_{10}=\underline{274}$,$a_{11}=\underline{504}$,$a_{12}=\underline{927}$。
    5. 第 5 步(推到 15):$a_{13}=\underline{1705}$,$a_{14}=\underline{3136}$,$a_{15}=\underline{5768}$。
    最终答案:$5768$ 种。
  23. 9. ch12-tuozhan-01 · 第三套
    1. 第 1 步(转化):每个加数就是「一天写的篇数」,问题与 $15$ 篇作文完全相同。$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=\underline{4}$。
    2. 第 2 步(按最后一个加数分类):最后一个加数是 $1,2,3$ 之一,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{7}$,$a_5=\underline{13}$,$a_6=\underline{24}$,$a_7=\underline{44}$,$a_8=\underline{81}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{149}$,$a_{10}=\underline{274}$,$a_{11}=\underline{504}$,$a_{12}=\underline{927}$。
    5. 第 5 步(推到 15):$a_{13}=\underline{1705}$,$a_{14}=\underline{3136}$,$a_{15}=\underline{5768}$。
    最终答案:$5768$ 种。
  24. 9. ch12-tuozhan-01 · 第三套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=4$,$a_4=\underline{8}$。
    2. 第 2 步(升为四阶):最后一天可写 $1,2,3,4$ 篇,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}+a_{n-4}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_5=\underline{15}$,$a_6=\underline{29}$,$a_7=\underline{56}$,$a_8=\underline{108}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{208}$,$a_{10}=\underline{401}$,$a_{11}=\underline{773}$,$a_{12}=\underline{1490}$。
    5. 第 5 步(推到 15):$a_{13}=\underline{2872}$,$a_{14}=\underline{5536}$,$a_{15}=\underline{10671}$。
    最终答案:$10671$ 种。
  25. 10. ch12-tuozhan-02 · 第一套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{2}$(全竖放或三块横放)。
    2. 第 2 步(看最左一列):或竖放一块盖住该列(剩 $(n-1)\times3$),或横放三块盖住最左三列(剩 $(n-3)\times3$),故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=2+1=\underline{3}$,$a_5=3+1=\underline{4}$,$a_6=4+2=\underline{6}$,$a_7=6+3=\underline{9}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{13}$,$a_9=\underline{19}$,$a_{10}=\underline{28}$。
    5. 第 5 步(推到 13):$a_{11}=\underline{41}$,$a_{12}=\underline{60}$,$a_{13}=\underline{88}$。
    最终答案:$88$ 种。
  26. 10. ch12-tuozhan-02 · 第二套
    1. 第 1 步(最小情形):长 $1$、$2$ 时都只有 $1$ 种;长 $3$ 时有 $\underline{2}$ 种。
    2. 第 2 步(看最左一列):竖放一块或横放三块,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{3}$,$a_5=\underline{4}$,$a_6=\underline{6}$,$a_7=\underline{9}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{13}$,$a_9=\underline{19}$,$a_{10}=\underline{28}$。
    5. 第 5 步(推到 13):$a_{11}=\underline{41}$,$a_{12}=\underline{60}$,$a_{13}=\underline{88}$。
    最终答案:$88$ 种。
  27. 10. ch12-tuozhan-02 · 第三套
    1. 第 1 步(转化):一块竖放砖 $\Leftrightarrow$ 一块 $1$ 米石板,三块横放砖 $\Leftrightarrow$ 一块 $3$ 米石板,于是仍有 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$,且 $a_1=1,a_2=1,a_3=\underline{2}$。
    2. 第 2 步(列表递推):$a_4=\underline{3}$,$a_5=\underline{4}$,$a_6=\underline{6}$,$a_7=\underline{9}$。
    3. 第 3 步(继续):$a_8=\underline{13}$,$a_9=\underline{19}$,$a_{10}=\underline{28}$。
    4. 第 4 步(推到 12):$a_{11}=\underline{41}$,$a_{12}=\underline{60}$。
    最终答案:$60$ 种。
  28. 10. ch12-tuozhan-02 · 第三套
    1. 第 1 步(先求总数):由 $a_1=1,a_2=1,a_3=2$ 与 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}$ 递推:$a_4=\underline{3}$,$a_5=\underline{4}$,$a_6=\underline{6}$,$a_7=\underline{9}$。
    2. 第 2 步(继续推到 13):$a_8=\underline{13}$,$a_9=\underline{19}$,$a_{10}=\underline{28}$,$a_{11}=\underline{41}$,$a_{12}=\underline{60}$,$a_{13}=\underline{88}$。
    3. 第 3 步(减去 $3$ 米石板用 $0$ 块的):全用 $1$ 米石板只有 $\underline{1}$ 种。
    4. 第 4 步(减去恰好用 $1$ 块的):此时是 $1$ 块 $3$ 米加上 $10$ 块 $1$ 米,共 $11$ 块石板排成一排,只要定出那块 $3$ 米石板排在第几位即可,有 $\underline{11}$ 种。
    5. 第 5 步(用补集):$88-1-11=\underline{76}$ 种。
    最终答案:$76$ 种。
  29. 11. ch12-tuozhan-03 · 第一套
    1. 第 1 步(枚举小情形):$1$ 块 $1$ 种;$2$ 块只有 $1+1$,$1$ 种;$3$ 块有 $3$、$1+1+1$,$\underline{2}$ 种;$4$ 块有 $1+3,3+1,1+1+1+1$,$\underline{3}$ 种。
    2. 第 2 步(发现规律):$1,1,2,3,\cdots$ 是斐波那契型,即 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_5=\underline{5}$,$a_6=\underline{8}$,$a_7=\underline{13}$,$a_8=\underline{21}$,$a_9=\underline{34}$,$a_{10}=\underline{55}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_{11}=\underline{89}$,$a_{12}=\underline{144}$,$a_{13}=\underline{233}$。
    5. 第 5 步(推到 16):$a_{14}=\underline{377}$,$a_{15}=\underline{610}$,$a_{16}=\underline{987}$。
    最终答案:$987$ 种。
  30. 11. ch12-tuozhan-03 · 第二套
    1. 第 1 步(枚举小情形):$1$ 箱 $1$ 种;$2$ 箱 $1$ 种;$3$ 箱 $\underline{2}$ 种;$4$ 箱 $\underline{3}$ 种。
    2. 第 2 步(发现规律):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_5=\underline{5}$,$a_6=\underline{8}$,$a_7=\underline{13}$,$a_8=\underline{21}$,$a_9=\underline{34}$,$a_{10}=\underline{55}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_{11}=\underline{89}$,$a_{12}=\underline{144}$,$a_{13}=\underline{233}$。
    5. 第 5 步(推到 16):$a_{14}=\underline{377}$,$a_{15}=\underline{610}$,$a_{16}=\underline{987}$。
    最终答案:$987$ 种。
  31. 11. ch12-tuozhan-03 · 第三套
    1. 第 1 步(转化):每步迈的级数就是「每天吃的块数」,仍是把 $15$ 有序拆成若干奇数之和。$a_1=1,\ a_2=1,\ a_3=\underline{2}$,$a_4=\underline{3}$。
    2. 第 2 步(递推):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_5=\underline{5}$,$a_6=\underline{8}$,$a_7=\underline{13}$,$a_8=\underline{21}$,$a_9=\underline{34}$,$a_{10}=\underline{55}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_{11}=\underline{89}$,$a_{12}=\underline{144}$,$a_{13}=\underline{233}$。
    5. 第 5 步(推到 15):$a_{14}=\underline{377}$,$a_{15}=\underline{610}$。
    最终答案:$610$ 种。
  32. 11. ch12-tuozhan-03 · 第三套
    1. 第 1 步(想到转化):每天吃的都是偶数块,把每天的块数都除以 $2$,问题就变成「把 $16\div2=\underline{8}$ 有序拆成若干个正整数之和」。
    2. 第 2 步(用挡板法):把 $8$ 个单位排成一排,相邻单位之间有 $8-1=\underline{7}$ 个空隙,每个空隙可断可不断,断开处就是换一天。
    3. 第 3 步(分步乘法):每个空隙有 $2$ 种选择,共 $2^{7}=2\times2\times2\times2\times2\times2\times2=\underline{128}$ 种。
    4. 第 4 步(写出答案):共 $\underline{128}$ 种吃法。
    最终答案:$128$ 种。
  33. 12. ch12-tuozhan-04 · 第一套
    1. 第 1 步(算交点):第十二条直线与前面 $11$ 条直线最多各交于 $1$ 点,共 $\underline{11}$ 个交点。
    2. 第 2 步(算段数):$11$ 个交点把这条直线分成 $11+1=\underline{12}$ 段。
    3. 第 3 步(每段增一个区域):每一段都落在某个原有区域内,把它一分为二,故最多增加 $\underline{12}$ 个区域。
    最终答案:最多增加 $12$ 个区域。
  34. 12. ch12-tuozhan-04 · 第二套
    1. 第 1 步(算交点):新直线与已有 $11$ 条直线最多交于 $\underline{11}$ 个点。
    2. 第 2 步(算段数):被分成 $\underline{12}$ 段。
    3. 第 3 步(增量):最多增加 $\underline{12}$ 个区域。
    最终答案:最多增加 $12$ 个区域。
  35. 12. ch12-tuozhan-04 · 第三套
    1. 第 1 步(算交点):两个圆最多有 $2$ 个交点,故第 $7$ 个圆与前面 $6$ 个圆最多有 $6\times2=\underline{12}$ 个交点。
    2. 第 2 步(算段数):圆周是**封闭**曲线,$12$ 个点把圆周分成 $\underline{12}$ 段弧(不像直线要 $+1$)。
    3. 第 3 步(增量):每段弧把一个原有区域一分为二,故最多增加 $\underline{12}$ 个区域。
    最终答案:最多增加 $12$ 个区域。
  36. 12. ch12-tuozhan-04 · 第三套
    1. 第 1 步(与直线的交点):新直线与已有 $6$ 条直线最多各交 $1$ 点,共 $\underline{6}$ 个。
    2. 第 2 步(与圆的交点):一条直线与一个圆最多交于 $2$ 点,与 $2$ 个圆共 $2\times2=\underline{4}$ 个。
    3. 第 3 步(算总交点与段数):共 $6+4=\underline{10}$ 个交点,把新直线分成 $10+1=\underline{11}$ 段。
    4. 第 4 步(增量):每段把一个原有区域一分为二,最多增加 $\underline{11}$ 个区域。
    最终答案:最多增加 $11$ 个区域。
  37. 13. ch12-tuozhan-05 · 第一套
    1. 第 1 步(直线的增量):第 $k$ 条直线与前面 $k-1$ 条最多交于 $k-1$ 点,被分成 $k$ 段,新增 $k$ 个区域。
    2. 第 2 步(直线求和):$1+2+\cdots+12=\dfrac{12\times13}{2}=\underline{78}$,故共 $1+78=\underline{79}$ 个部分。
    3. 第 3 步(圆的增量):第 $k$ 个圆与前面 $k-1$ 个圆最多交于 $2(k-1)$ 点,圆周被分成 $2(k-1)$ 段弧,新增 $2(k-1)$ 个区域。
    4. 第 4 步(圆求和):新增量依次为 $2,4,6,\cdots,22$,$2+4+\cdots+22=\dfrac{(2+22)\times11}{2}=\underline{132}$。
    5. 第 5 步(圆的总数):从 $1$ 个圆的 $2$ 部分起算,共 $2+132=\underline{134}$ 个部分。
    最终答案:$12$ 条直线最多 $79$ 个部分;$12$ 个圆最多 $134$ 个部分。
  38. 13. ch12-tuozhan-05 · 第二套
    1. 第 1 步(绳子的增量):第 $k$ 条绳子最多新增 $k$ 块。
    2. 第 2 步(求和):$1+2+\cdots+12=\underline{78}$,共 $\underline{79}$ 块。
    3. 第 3 步(围栏的增量):第 $k$ 个圆形围栏最多新增 $2(k-1)$ 块。
    4. 第 4 步(求和):$2+4+\cdots+22=\underline{132}$。
    5. 第 5 步(总数):共 $\underline{134}$ 块。
    最终答案:绳子最多分成 $79$ 块;圆形围栏最多分成 $134$ 块。
  39. 13. ch12-tuozhan-05 · 第三套
    1. 第 1 步(直线求和):$1+2+\cdots+10=\dfrac{10\times11}{2}=\underline{55}$,共 $1+55=\underline{56}$ 个部分。
    2. 第 2 步(圆的增量):依次为 $2,4,6,\cdots,18$。
    3. 第 3 步(圆求和):$2+4+\cdots+18=\dfrac{(2+18)\times9}{2}=\underline{90}$。
    4. 第 4 步(圆的总数):$2+90=\underline{92}$ 个部分。
    最终答案:$10$ 条直线最多 $56$ 个部分;$10$ 个圆最多 $92$ 个部分。
  40. 13. ch12-tuozhan-05 · 第三套
    1. 第 1 步(先画直线):$8$ 条直线最多分成 $1+(1+2+\cdots+8)=1+36=\underline{37}$ 个部分。
    2. 第 2 步(每个圆与直线的交点):一个圆与一条直线最多交 $2$ 点,与 $8$ 条直线共 $8\times2=\underline{16}$ 个点。
    3. 第 3 步(第 $k$ 个圆的增量):再加上与前面 $k-1$ 个圆的 $2(k-1)$ 个交点,故第 $k$ 个圆新增 $16+2(k-1)$ 个区域,依次为 $16,18,20,22,24,26,28,\underline{30}$。
    4. 第 4 步(圆的增量求和):$16+18+20+22+24+26+28+30=\dfrac{(16+30)\times8}{2}=\underline{184}$。
    5. 第 5 步(合计):$37+184=\underline{221}$ 个部分。
    最终答案:$221$ 个部分。
  41. 14. ch12-tuozhan-06 · 第一套
    1. 第 1 步(列表与规则):记 $(\text{红},\text{黄},\text{绿},\text{蓝})$,起始 $(1,0,0,0)$;新值 $=$ 另外三人旧值之和。
    2. 第 2 步(第 1~3 次):$(0,1,1,1)$;第 2 次红 $=1+1+1=\underline{3}$,得 $(3,2,2,2)$;第 3 次红 $=2+2+2=\underline{6}$,得 $(6,7,7,7)$。
    3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次红 $=7\times3=\underline{21}$,得 $(21,20,20,20)$;第 5 次红 $=20\times3=\underline{60}$,得 $(60,61,61,61)$。
    4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次红 $=61\times3=\underline{183}$;第 7 次红 $=182\times3=\underline{546}$。
    5. 第 5 步(第 8~10 次):第 8 次红 $=547\times3=\underline{1641}$;第 9 次红 $=1640\times3=\underline{4920}$;第 10 次红 $=4921\times3=\underline{14763}$。
    最终答案:$14763$ 种。
  42. 14. ch12-tuozhan-06 · 第二套
    1. 第 1 步(列表与规则):记 $(A,B,C,D)$,起始 $(1,0,0,0)$;新值 $=$ 另外三台的旧值之和。
    2. 第 2 步(第 1~3 次):$(0,1,1,1)$;第 2 次 $A=\underline{3}$;第 3 次 $A=\underline{6}$。
    3. 第 3 步(第 4、5 次):$A$ 分别为 $\underline{21}$、$\underline{60}$。
    4. 第 4 步(第 6、7 次):$A$ 分别为 $\underline{183}$、$\underline{546}$。
    5. 第 5 步(第 8~10 次):$A$ 分别为 $\underline{1641}$、$\underline{4920}$、$\underline{14763}$。
    最终答案:$14763$ 种。
  43. 14. ch12-tuozhan-06 · 第三套
    1. 第 1 步(列表):起始 $(\text{红},\text{黄},\text{绿},\text{蓝})=(1,0,0,0)$,新值 $=$ 另外三人旧值之和。
    2. 第 2 步(第 1~3 次):$(0,1,1,1)$;第 2 次黄 $=1+0+1=\underline{2}$,得 $(3,2,2,2)$;第 3 次黄 $=3+2+2=\underline{7}$,得 $(6,7,7,7)$。
    3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次黄 $=6+7+7=\underline{20}$,得 $(21,20,20,20)$;第 5 次黄 $=21+20+20=\underline{61}$,得 $(60,61,61,61)$。
    4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次黄 $=60+61+61=\underline{182}$;第 7 次黄 $=183+182+182=\underline{547}$。
    5. 第 5 步(第 8 次并读黄列):黄 $=546+547+547=\underline{1640}$ 种。
    最终答案:$1640$ 种。
  44. 14. ch12-tuozhan-06 · 第三套
    1. 第 1 步(改成五列):记 $(\text{甲},\text{乙},\text{丙},\text{丁},\text{戊})$,起始 $(1,0,0,0,0)$;新值 $=$ **另外四人**旧值之和。
    2. 第 2 步(第 1~3 次):$(0,1,1,1,1)$;第 2 次甲 $=1\times4=\underline{4}$,得 $(4,3,3,3,3)$;第 3 次甲 $=3\times4=\underline{12}$,得 $(12,13,13,13,13)$。
    3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次甲 $=13\times4=\underline{52}$,得 $(52,51,51,51,51)$;第 5 次甲 $=51\times4=\underline{204}$,得 $(204,205,205,205,205)$。
    4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次甲 $=205\times4=\underline{820}$,得 $(820,819,819,819,819)$;第 7 次甲 $=819\times4=\underline{3276}$,得 $(3276,3277,3277,3277,3277)$。
    5. 第 5 步(第 8 次并读甲列):甲 $=3277\times4=\underline{13108}$ 种。
    最终答案:$13108$ 种。
  45. 15. ch12-tuozhan-07 · 第一套
    1. 第 1 步(先固定首格):设第 $1$ 部分染红,起始行 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$;转移规则是「某格染某色的方法数 $=$ 上一格染另外两色的方法数之和」。
    2. 第 2 步(第 2~5 格):$(0,1,1)$;第 3 格红 $=1+1=\underline{2}$,得 $(2,1,1)$;第 4 格黄 $=2+1=\underline{3}$,得 $(2,3,3)$;第 5 格红 $=3+3=\underline{6}$,得 $(6,5,5)$。
    3. 第 3 步(第 6~8 格):第 6 格红 $=5+5=\underline{10}$,得 $(10,11,11)$;第 7 格红 $=11+11=\underline{22}$,得 $(22,21,21)$;第 8 格红 $=21+21=\underline{42}$,得 $(42,43,43)$。
    4. 第 4 步(第 9、10 格):第 9 格红 $=43+43=\underline{86}$,得 $(86,85,85)$;第 10 格红 $=85+85=\underline{170}$,得 $(170,171,171)$。
    5. 第 5 步(首尾相邻 + 对称性):第 $10$ 格不能染红,故首格为红时有 $171+171=\underline{342}$ 种;首格三色对称,总数 $=342\times3=\underline{1026}$ 种。
    最终答案:$1026$ 种。
  46. 15. ch12-tuozhan-07 · 第二套
    1. 第 1 步(先固定首格为红):起始行 $(1,0,0)$,转移规则同上。
    2. 第 2 步(第 2~5 格):$(0,1,1)$;第 3 格红 $=\underline{2}$;第 4 格黄 $=\underline{3}$;第 5 格红 $=\underline{6}$。
    3. 第 3 步(第 6~8 格):红分别为 $\underline{10}$、$\underline{22}$、$\underline{42}$。
    4. 第 4 步(第 9、10 格):红分别为 $\underline{86}$、$\underline{170}$。
    5. 第 5 步(首尾相邻 + 对称性):首格为红时 $\underline{342}$ 种,总数 $\underline{1026}$ 种。
    最终答案:$1026$ 种。
  47. 15. ch12-tuozhan-07 · 第三套
    1. 第 1 步(起始行):第 $1$ 部分染红,$(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$。
    2. 第 2 步(第 2~5 格):$(0,1,1)$;第 3 格红 $=\underline{2}$;第 4 格黄 $=\underline{3}$;第 5 格红 $=\underline{6}$。
    3. 第 3 步(第 6~8 格):第 6 格红 $=\underline{10}$;第 7 格红 $=\underline{22}$;第 8 格红 $=\underline{42}$,得 $(42,43,43)$。
    4. 第 4 步(首尾相邻):第 $8$ 格与第 $1$ 格相邻不能染红,答案 $=43+43=\underline{86}$ 种(这一问不必再乘 $3$)。
    最终答案:$86$ 种。
  48. 15. ch12-tuozhan-07 · 第三套
    1. 第 1 步(列四列):设第 $1$ 部分染红,起始行 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝},\text{绿})=(1,0,0,0)$;某格染某色的方法数 $=$ 上一格染**另外三色**的方法数之和。
    2. 第 2 步(第 2~4 格):$(0,1,1,1)$;第 3 格红 $=1+1+1=\underline{3}$,得 $(3,2,2,2)$;第 4 格红 $=2+2+2=\underline{6}$,得 $(6,7,7,7)$。
    3. 第 3 步(第 5、6 格):第 5 格红 $=7\times3=\underline{21}$,得 $(21,20,20,20)$;第 6 格红 $=20\times3=\underline{60}$,得 $(60,61,61,61)$。
    4. 第 4 步(第 7、8 格):第 7 格红 $=61\times3=\underline{183}$,得 $(183,182,182,182)$;第 8 格红 $=182\times3=\underline{546}$,得 $(546,547,547,547)$。
    5. 第 5 步(首尾相邻 + 对称性):第 $8$ 格不能染红,首格为红时有 $547\times3=\underline{1641}$ 种;首格有 $4$ 种对称选择,总数 $=1641\times4=\underline{6564}$ 种。
    最终答案:$6564$ 种。
  49. 16. ch12-tuozhan-08 · 第一套
    1. 第 1 步(最小情形):$C_0=1$(没有点,算 $1$ 种),$C_1=1$($2$ 个点只能连 $1$ 条弦)。
    2. 第 2 步(递推式):看 $A_1$ 连向谁——这条弦把其余点分成两段,两段点数都必须是偶数,两段互不影响,故 $C_n=C_0C_{n-1}+C_1C_{n-2}+\cdots+C_{n-1}C_0$。
    3. 第 3 步($4$、$6$ 个点):$C_2=1\times1+1\times1=\underline{2}$;$C_3=1\times2+1\times1+2\times1=\underline{5}$。
    4. 第 4 步($8$、$10$ 个点):$C_4=1\times5+1\times2+2\times1+5\times1=\underline{14}$;$C_5=1\times14+1\times5+2\times2+5\times1+14\times1=\underline{42}$。
    5. 第 5 步($12$、$14$ 个点):$C_6=1\times42+1\times14+2\times5+5\times2+14\times1+42\times1=\underline{132}$;$C_7=1\times132+1\times42+2\times14+5\times5+14\times2+42\times1+132\times1=\underline{429}$。
    最终答案:$429$ 种。
  50. 16. ch12-tuozhan-08 · 第二套
    1. 第 1 步(转化):把同学看成圆周上的点,一次击掌就是一条弦,「手臂不交叉」就是「弦互不相交」。$C_0=1,\ C_1=1$。
    2. 第 2 步(递推式):按第 $1$ 位同学与谁击掌分类,两侧人数都必须是偶数,故 $C_n=C_0C_{n-1}+\cdots+C_{n-1}C_0$。
    3. 第 3 步($4$、$6$ 人):$C_2=\underline{2}$;$C_3=\underline{5}$。
    4. 第 4 步($8$、$10$ 人):$C_4=\underline{14}$;$C_5=\underline{42}$。
    5. 第 5 步($12$、$14$ 人):$C_6=\underline{132}$;$C_7=\underline{429}$。
    最终答案:$429$ 种。
  51. 16. ch12-tuozhan-08 · 第三套
    1. 第 1 步(转化):把左括号看成弦的一个端点、右括号看成另一个端点,「括号正确配对」与「弦互不相交」是同一件事,仍有 $C_0=1,\ C_1=1$ 与 $C_n=C_0C_{n-1}+\cdots+C_{n-1}C_0$。
    2. 第 2 步($2$、$3$ 对):$C_2=\underline{2}$;$C_3=\underline{5}$。
    3. 第 3 步($4$、$5$ 对):$C_4=\underline{14}$;$C_5=\underline{42}$。
    4. 第 4 步($6$ 对):$C_6=\underline{132}$ 种。
    最终答案:$132$ 种。
  52. 16. ch12-tuozhan-08 · 第三套
    1. 第 1 步(先求总数):由 $C_0=C_1=1$、$C_n=C_0C_{n-1}+\cdots+C_{n-1}C_0$ 递推,$C_2=\underline{2}$,$C_3=\underline{5}$,$C_4=\underline{14}$,$C_5=\underline{42}$,$C_6=\underline{132}$。
    2. 第 2 步(数反面):若 $A_1$ 与 $A_2$ 相连,这条弦把其余 $10$ 个点全留在同一侧,它们要连成 $5$ 条互不相交的弦,方法数就是 $C_5=\underline{42}$。
    3. 第 3 步(用补集):所求 $=132-42=\underline{90}$ 种。
    最终答案:$90$ 种。
  53. 17. ch12-tuozhan-09 · 第一套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_0=1$,$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{2}$($1{+}1{+}1$ 与 $3$)。
    2. 第 2 步(按最后一位分类):最后一位是 $1$、$3$ 或 $4$,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=2+1+1=\underline{4}$,$a_5=\underline{6}$,$a_6=\underline{9}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_7=\underline{15}$,$a_8=\underline{25}$,$a_9=\underline{40}$。
    5. 第 5 步(推到 12):$a_{10}=\underline{64}$,$a_{11}=\underline{104}$,$a_{12}=\underline{169}$。
    最终答案:$169$ 个。
  54. 17. ch12-tuozhan-09 · 第二套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_0=1$,$a_1=1$,$a_2=1$,$a_3=\underline{2}$。
    2. 第 2 步(按最后一张券分类):最后一张是 $1$ 元、$3$ 元或 $4$ 元,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{4}$,$a_5=\underline{6}$,$a_6=\underline{9}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_7=\underline{15}$,$a_8=\underline{25}$,$a_9=\underline{40}$。
    5. 第 5 步(推到 12):$a_{10}=\underline{64}$,$a_{11}=\underline{104}$,$a_{12}=\underline{169}$。
    最终答案:$169$ 种。
  55. 17. ch12-tuozhan-09 · 第三套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_0=1$,$a_1=1$,$a_2=\underline{2}$($1{+}1$ 与 $2$),$a_3=\underline{3}$($1{+}1{+}1,\,1{+}2,\,2{+}1$)。
    2. 第 2 步(按最后一位分类):最后一位是 $1$、$2$ 或 $5$,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-5}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=3+2=\underline{5}$,$a_5=5+3+1=\underline{9}$,$a_6=9+5+1=\underline{15}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_7=15+9+2=\underline{26}$,$a_8=26+15+3=\underline{44}$。
    5. 第 5 步(推到 9):$a_9=44+26+5=\underline{75}$ 个。
    最终答案:$75$ 个。
  56. 17. ch12-tuozhan-09 · 第三套
    1. 第 1 步(先求总数):由 $a_n=a_{n-1}+a_{n-3}+a_{n-4}$($a_0=a_1=a_2=1,\ a_3=2$)递推:$a_4=\underline{4}$,$a_5=\underline{6}$,$a_6=\underline{9}$,$a_7=\underline{15}$,$a_8=\underline{25}$。
    2. 第 2 步(继续推到 12):$a_9=\underline{40}$,$a_{10}=\underline{64}$,$a_{11}=\underline{104}$,$a_{12}=\underline{169}$。
    3. 第 3 步(数反面:一个 $4$ 都不含):这时只能用 $1$ 和 $3$,递推变成 $b_n=b_{n-1}+b_{n-3}$,$b_0=b_1=b_2=1$;于是 $b_3=\underline{2}$,$b_4=\underline{3}$,$b_5=\underline{4}$,$b_6=\underline{6}$。
    4. 第 4 步(继续推 $b$):$b_7=\underline{9}$,$b_8=\underline{13}$,$b_9=\underline{19}$,$b_{10}=\underline{28}$,$b_{11}=\underline{41}$,$b_{12}=\underline{60}$。
    5. 第 5 步(用补集):$169-60=\underline{109}$ 个。
    最终答案:$109$ 个。
  57. 18. ch12-tuozhan-10 · 第一套
    1. 第 1 步(分类标准):按位数分类;$k$ 位数中恰有 $j$ 个奇数位的个数为 $C_k^j\times5^k-C_{k-1}^{j}\times5^{k-1}$(后一项扣掉首位为 $0$ 的)。
    2. 第 2 步(一、二位数):一位数有 $5$ 个;两位数两位都是奇数,$5\times5=\underline{25}$ 个。
    3. 第 3 步(三位数):恰 $2$ 个奇位 $C_3^2\times125-C_2^2\times25=3\times125-25=\underline{350}$,全奇 $125$,共 $\underline{475}$ 个。
    4. 第 4 步(四位数):恰 $3$ 个奇位 $C_4^3\times625-C_3^3\times125=4\times625-125=\underline{2375}$,全奇 $625$,共 $\underline{3000}$ 个。
    5. 第 5 步(五位数):恰 $3$ 个奇位 $C_5^3\times3125-C_4^3\times625=10\times3125-4\times625=\underline{28750}$;恰 $4$ 个 $C_5^4\times3125-C_4^4\times625=5\times3125-625=\underline{15000}$;全奇 $3125$。合计 $28750+15000+3125=\underline{46875}$ 个。
    6. 第 6 步(求和):$100000$ 本身有 $1$ 个奇位、$5$ 个偶位,不满足,故共 $5+25+475+3000+46875=\underline{50380}$ 个。
    最终答案:$50380$ 个。
  58. 18. ch12-tuozhan-10 · 第二套
    1. 第 1 步(分类标准):按位数分类,$k$ 位数中恰有 $j$ 个奇数位的个数为 $C_k^j\times5^k-C_{k-1}^{j}\times5^{k-1}$。
    2. 第 2 步(一、二位):$5$ 个;$\underline{25}$ 个。
    3. 第 3 步(三位):$\underline{350}$ 与 $125$,共 $\underline{475}$ 个。
    4. 第 4 步(四位):$\underline{2375}$ 与 $625$,共 $\underline{3000}$ 个。
    5. 第 5 步(五位):$\underline{28750}$、$\underline{15000}$ 与 $3125$,共 $\underline{46875}$ 个。
    6. 第 6 步(求和):共 $\underline{50380}$ 个。
    最终答案:$50380$ 个。
  59. 18. ch12-tuozhan-10 · 第三套
    1. 第 1 步(换成数偶数位):$k$ 位数中恰有 $j$ 个**奇数**位的个数仍是 $C_k^j\times5^k-C_{k-1}^{j}\times5^{k-1}$,现在要的是 $j$ 小的那些类。
    2. 第 2 步(一位数):需 $j=0$,即数字是偶数且非零,共 $C_1^0\times5-C_0^0\times1=5-1=\underline{4}$ 个。
    3. 第 3 步(两位数):需 $j=0$,$C_2^0\times25-C_1^0\times5=25-5=\underline{20}$ 个。
    4. 第 4 步(三位数):$j=0$ 时 $125-25=\underline{100}$;$j=1$ 时 $3\times125-2\times25=\underline{325}$;共 $\underline{425}$ 个。
    5. 第 5 步(四位数):$j=0$ 时 $625-125=\underline{500}$;$j=1$ 时 $4\times625-3\times125=\underline{2125}$;共 $\underline{2625}$ 个。
    6. 第 6 步(别忘了 $10000$):它有 $1$ 个奇位、$4$ 个偶位,符合条件,要加上 $1$。合计 $4+20+425+2625+1=\underline{3075}$ 个。
    最终答案:$3075$ 个。
  60. 18. ch12-tuozhan-10 · 第三套
    1. 第 1 步(多一个限制):数本身是偶数 $\Rightarrow$ 末位必是偶数数字,于是末位这一位一定算进「偶数位」里。
    2. 第 2 步(一、两位数):一位数末位为偶,奇位 $0$ 个不多于偶位 $1$ 个,有 $0$ 个;两位数末位为偶,奇位最多 $1$ 个、偶位至少 $1$ 个,也有 $\underline{0}$ 个。
    3. 第 3 步(三位数):末位偶,要奇位多就必须前两位**都是奇数**,故有 $5\times5\times5=\underline{125}$ 个。
    4. 第 4 步(四位数):末位偶,要奇位多(至少 $3$ 个)就必须前三位都是奇数,故有 $5\times5\times5\times5=\underline{625}$ 个。
    5. 第 5 步($10000$):它是偶数,但只有 $1$ 个奇位、$4$ 个偶位,不满足。
    6. 第 6 步(求和):$0+0+125+625=\underline{750}$ 个。
    最终答案:$750$ 个。
  61. 19. ch12-tuozhan-11 · 第一套
    1. 第 1 步(分类标准):按 $75$ **首次**出现的位置分类,这样各类不重复;前面的位必须不含 $75$,后面的位任填。
    2. 第 2 步(先备好「不含 75」的个数):$N_1=9$;$N_2=90-1=\underline{89}$;$N_3=900-(10+9)=\underline{881}$;$N_4=9000-(100+90+90-1)=\underline{8721}$。
    3. 第 3 步(再算 $N_5$):五位数中**含** $75$ 的个数按同样分类为 $1000+9\times100+89\times10+881=\underline{3671}$,故 $N_5=90000-3671=\underline{86329}$。
    4. 第 4 步(逐位置计数):$75$ 在第 $1,2$ 位有 $10^5=\underline{100000}$ 个;在第 $2,3$ 位有 $9\times10^4=\underline{90000}$ 个;在第 $3,4$ 位有 $89\times10^3=\underline{89000}$ 个。
    5. 第 5 步(继续):在第 $4,5$ 位有 $881\times100=\underline{88100}$ 个;在第 $5,6$ 位有 $8721\times10=\underline{87210}$ 个;在第 $6,7$ 位有 $\underline{86329}$ 个。
    6. 第 6 步(求和):$100000+90000+89000+88100+87210+86329=\underline{540639}$ 个。
    最终答案:$540639$ 个。
  62. 19. ch12-tuozhan-11 · 第二套
    1. 第 1 步(分类标准):按 $75$ 首次出现的位置分类,前缀不含 $75$、后缀任填。
    2. 第 2 步(不含 75 的前缀个数):$N_1=9$;$N_2=\underline{89}$;$N_3=\underline{881}$;$N_4=\underline{8721}$。
    3. 第 3 步($N_5$):五位数中含 $75$ 的有 $\underline{3671}$ 个,故 $N_5=\underline{86329}$。
    4. 第 4 步(逐位置计数):依次为 $\underline{100000}$、$\underline{90000}$、$\underline{89000}$、$\underline{88100}$、$\underline{87210}$、$\underline{86329}$。
    5. 第 5 步(求和):共 $\underline{540639}$ 个。
    最终答案:$540639$ 个。
  63. 19. ch12-tuozhan-11 · 第三套
    1. 第 1 步(注意首位):因为首位不能是 $0$,所以 $05$ **不可能**出现在第 $1,2$ 位,这一类是 $\underline{0}$ 个。
    2. 第 2 步(备好「不含 05」的前缀个数):$M_1=9$;两位数首位非零,一定不含 $05$,$M_2=\underline{90}$;三位数中含 $05$ 的只有 $\square05$ 共 $9$ 个,$M_3=900-9=\underline{891}$;四位数中含 $05$ 的有 $\square05\square$ 与 $\square\square05$ 各 $90$ 个,$M_4=9000-180=\underline{8820}$。
    3. 第 3 步(逐位置计数):$05$ 在第 $2,3$ 位有 $9\times10^3=\underline{9000}$ 个;在第 $3,4$ 位有 $90\times100=\underline{9000}$ 个。
    4. 第 4 步(继续):在第 $4,5$ 位有 $891\times10=\underline{8910}$ 个;在第 $5,6$ 位有 $\underline{8820}$ 个。
    5. 第 5 步(求和):$0+9000+9000+8910+8820=\underline{35730}$ 个。
    最终答案:$35730$ 个。
  64. 19. ch12-tuozhan-11 · 第三套
    1. 第 1 步(新限制):是 $5$ 的倍数 $\Leftrightarrow$ 末位是 $0$ 或 $5$,即末位只有 $\underline{2}$ 种选择。仍按 $75$ 首次出现的位置分类。
    2. 第 2 步($75$ 在第 $1,2$ 位):第 $3,4,5$ 位任填、末位 $2$ 选 $1$,共 $10\times10\times10\times2=\underline{2000}$ 个。
    3. 第 3 步($75$ 在第 $2,3$ 位、第 $3,4$ 位):分别为 $9\times10\times10\times2=\underline{1800}$ 个、$89\times10\times2=\underline{1780}$ 个(前缀不含 $75$ 的个数分别是 $9$、$89$)。
    4. 第 4 步($75$ 在第 $4,5$ 位):前三位不含 $75$ 共 $881$ 种,末位 $2$ 选 $1$,共 $881\times2=\underline{1762}$ 个。
    5. 第 5 步($75$ 在第 $5,6$ 位):此时末位本身就是 $5$,自动满足整除条件,前四位不含 $75$ 共 $\underline{8721}$ 个。
    6. 第 6 步(求和):$2000+1800+1780+1762+8721=\underline{16063}$ 个。
    最终答案:$16063$ 个。
  65. 20. ch12-tuozhan-12 · 第一套
    1. 第 1 步(小情形):$1$ 个数有 $1$ 种;$2$ 个数有 $2$ 种;$3$ 个数有 $\underline{4}$ 种。
    2. 第 2 步(找规律):每多排一个数,这个数只能取「剩下的数中最大的」或「最小的」,共 $2$ 种选择,故 $a_n=2a_{n-1}$。
    3. 第 3 步(列表):$a_4=\underline{8}$,$a_5=\underline{16}$,$a_6=\underline{32}$,$a_7=\underline{64}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{128}$,$a_9=\underline{256}$,$a_{10}=\underline{512}$。
    最终答案:$512$ 种。
  66. 20. ch12-tuozhan-12 · 第二套
    1. 第 1 步(小情形):$1$ 人 $1$ 种;$2$ 人 $2$ 种;$3$ 人 $\underline{4}$ 种。
    2. 第 2 步(找规律):每加一人,他只能是「剩下人中最高的」或「最矮的」,$2$ 种选择,故 $a_n=2a_{n-1}$。
    3. 第 3 步(列表):$a_4=\underline{8}$,$a_5=\underline{16}$,$a_6=\underline{32}$,$a_7=\underline{64}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{128}$,$a_9=\underline{256}$,$a_{10}=\underline{512}$。
    最终答案:$512$ 种。
  67. 20. ch12-tuozhan-12 · 第三套
    1. 第 1 步(想清结构):最后一个数是 $1$,说明它小于前面所有数,这是允许的;而前面 $9$ 个数正好是 $2\sim10$,它们自己也要满足同样的条件。
    2. 第 2 步(化为子问题):$2\sim10$ 这 $9$ 个数的相对大小关系与 $1\sim9$ 完全一样,所以就是求 $9$ 个数的排法数。
    3. 第 3 步(用规律):$a_n=2a_{n-1}$,$a_1=1$,故 $a_9=2^{8}=\underline{256}$。
    4. 第 4 步(写出答案):共 $\underline{256}$ 种。
    最终答案:$256$ 种。
  68. 20. ch12-tuozhan-12 · 第三套
    1. 第 1 步(先求总数):$a_n=2a_{n-1}$,$a_1=1$,故 $a_{10}=2^{9}=\underline{512}$ 种。
    2. 第 2 步(找对称):把每个数 $x$ 换成 $11-x$,「大于前面所有数」与「小于前面所有数」互换,所以合法排法仍然合法,这是一个一一对应。
    3. 第 3 步(对应关系):在这个对应下,$1$ 与 $10$ 互换位置,于是「$1$ 在 $10$ 前面」的排法与「$10$ 在 $1$ 前面」的排法**一一配对**,个数相等。
    4. 第 4 步(对半分):两类合起来正好是全部,故所求 $=512\div2=\underline{256}$ 种。
    最终答案:$256$ 种。
  69. 21. ch12-tuozhan-13 · 第一套
    1. 第 1 步(列表与规则):列三列(末位为 $1,2,3$),第 $1$ 行 $(1,1,1)$;末位为 $1$ 的新值 $=$ 上一行 $2,3$ 两列之和,末位为 $2$ 或 $3$ 的新值 $=$ 上一行三数之和。
    2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $1$ 列 $=1+1=\underline{2}$,$2$ 列 $=1+1+1=\underline{3}$,得 $(2,3,3)$;第 3 行 $1$ 列 $=3+3=\underline{6}$,$2$ 列 $=2+3+3=\underline{8}$,得 $(6,8,8)$。
    3. 第 3 步(第 4、5 行):第 4 行 $(16,22,22)$,其中 $1$ 列 $=8+8=\underline{16}$,$2$ 列 $=6+8+8=\underline{22}$;第 5 行 $1$ 列 $=22+22=\underline{44}$,$2$ 列 $=16+22+22=\underline{60}$,得 $(44,60,60)$。
    4. 第 4 步(第 6、7 行):第 6 行 $1$ 列 $=60+60=\underline{120}$,$2$ 列 $=44+60+60=\underline{164}$,得 $(120,164,164)$;第 7 行 $1$ 列 $=164+164=\underline{328}$,$2$ 列 $=120+164+164=\underline{448}$,得 $(328,448,448)$。
    5. 第 5 步(第 8、9 行):第 8 行 $1$ 列 $=448+448=\underline{896}$,$2$ 列 $=328+448+448=\underline{1224}$,得 $(896,1224,1224)$;第 9 行 $1$ 列 $=1224+1224=\underline{2448}$,$2$ 列 $=896+1224+1224=\underline{3344}$。
    6. 第 6 步(求和):$2448+3344+3344=\underline{9136}$ 个。
    最终答案:$9136$ 个。
  70. 21. ch12-tuozhan-13 · 第二套
    1. 第 1 步(列表与规则):列三列(当天为 $1,2,3$ 号),第 $1$ 天 $(1,1,1)$;$1$ 号列的新值 $=$ 上一天 $2,3$ 两列之和,其余列 $=$ 上一天三数之和。
    2. 第 2 步(第 2、3 天):$1$ 号列 $=\underline{2}$,$2$ 号列 $=\underline{3}$;再 $1$ 号列 $=\underline{6}$,$2$ 号列 $=\underline{8}$。
    3. 第 3 步(第 4、5 天):$1$ 号列 $=\underline{16}$、$2$ 号列 $=\underline{22}$;$1$ 号列 $=\underline{44}$、$2$ 号列 $=\underline{60}$。
    4. 第 4 步(第 6、7 天):$1$ 号列 $=\underline{120}$、$2$ 号列 $=\underline{164}$;$1$ 号列 $=\underline{328}$、$2$ 号列 $=\underline{448}$。
    5. 第 5 步(第 8、9 天):$1$ 号列 $=\underline{896}$、$2$ 号列 $=\underline{1224}$;$1$ 号列 $=\underline{2448}$、$2$ 号列 $=\underline{3344}$。
    6. 第 6 步(求和):$\underline{9136}$ 种。
    最终答案:$9136$ 种。
  71. 21. ch12-tuozhan-13 · 第三套
    1. 第 1 步(限制变对称):现在每一位都不能与前一位相同,三列的转移规则完全一样:某列新值 $=$ 上一行另外两列之和。
    2. 第 2 步(直接看选择数):首位有 $3$ 种选择,此后每一位都只能在与前一位不同的 $\underline{2}$ 种数字中选。
    3. 第 3 步(分步乘法):共 $3\times2^{6}=3\times\underline{64}=\underline{192}$ 个。
    4. 第 4 步(写出答案):共 $\underline{192}$ 个。
    最终答案:$192$ 个。
  72. 21. ch12-tuozhan-13 · 第三套
    1. 第 1 步(转移规则变复杂):$1$ 列新值 $=$ 上一行 $2,3$ 两列之和;$2$ 列新值 $=$ 上一行 $1,3$ 两列之和;$3$ 列新值 $=$ 上一行三数之和。第 $1$ 行 $(1,1,1)$。
    2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $1$ 列 $=1+1=\underline{2}$,$3$ 列 $=1+1+1=\underline{3}$,得 $(2,2,3)$;第 3 行 $1$ 列 $=2+3=\underline{5}$,$3$ 列 $=2+2+3=\underline{7}$,得 $(5,5,7)$。
    3. 第 3 步(第 4、5 行):第 4 行 $1$ 列 $=5+7=\underline{12}$,$3$ 列 $=5+5+7=\underline{17}$,得 $(12,12,17)$;第 5 行 $1$ 列 $=12+17=\underline{29}$,$3$ 列 $=12+12+17=\underline{41}$,得 $(29,29,41)$。
    4. 第 4 步(第 6、7 行):第 6 行 $1$ 列 $=29+41=\underline{70}$,$3$ 列 $=29+29+41=\underline{99}$,得 $(70,70,99)$;第 7 行 $1$ 列 $=70+99=\underline{169}$,$3$ 列 $=70+70+99=\underline{239}$,得 $(169,169,239)$。
    5. 第 5 步(第 8、9 行):第 8 行 $1$ 列 $=169+239=\underline{408}$,$3$ 列 $=169+169+239=\underline{577}$,得 $(408,408,577)$;第 9 行 $1$ 列 $=408+577=\underline{985}$,$3$ 列 $=408+408+577=\underline{1393}$。
    6. 第 6 步(求和):$985+985+1393=\underline{3363}$ 个。
    最终答案:$3363$ 个。
  73. 22. ch12-tuozhan-14 · 第一套
    1. 第 1 步(列表与规则):列 $9$ 列(该位取 $1\sim9$)。第 $1$ 行(万位)为 $(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$;下一位取 $d$ 时,上一位只能取 $d-1,d-2,d-3$,故新值 $=$ 上一行这三格之和。
    2. 第 2 步(第 2 行):取 $2$ 时为 $\underline{1}$,取 $3$ 时为 $1+1=\underline{2}$,取 $4$ 及以上时都是 $1+1+1=\underline{3}$,得 $(0,1,2,3,3,3,3,3,3)$。
    3. 第 3 步(第 3 行):取 $3$ 时 $=1$,取 $4$ 时 $=1+2=\underline{3}$,取 $5$ 时 $=1+2+3=\underline{6}$,取 $6$ 时 $=2+3+3=\underline{8}$,取 $7,8,9$ 时都是 $3+3+3=\underline{9}$,得 $(0,0,1,3,6,8,9,9,9)$。
    4. 第 4 步(第 4 行):取 $4$ 时 $=1$,取 $5$ 时 $=1+3=\underline{4}$,取 $6$ 时 $=1+3+6=\underline{10}$,取 $7$ 时 $=3+6+8=\underline{17}$,取 $8$ 时 $=6+8+9=\underline{23}$,取 $9$ 时 $=8+9+9=\underline{26}$,得 $(0,0,0,1,4,10,17,23,26)$。
    5. 第 5 步(第 5 行):取 $5$ 时 $=1$,取 $6$ 时 $=1+4=\underline{5}$,取 $7$ 时 $=1+4+10=\underline{15}$,取 $8$ 时 $=4+10+17=\underline{31}$,取 $9$ 时 $=10+17+23=\underline{50}$。
    6. 第 6 步(求和):$1+5+15+31+50=\underline{102}$ 个。
    最终答案:$102$ 个。
  74. 22. ch12-tuozhan-14 · 第二套
    1. 第 1 步(列表与规则):把每次停的楼层看成一位数字,问题变成「五位好数」。第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$;新值 $=$ 上一行 $d-1,d-2,d-3$ 三格之和。
    2. 第 2 步(第 2 行):取 $2$ 时 $\underline{1}$,取 $3$ 时 $\underline{2}$,取 $4$ 及以上时 $\underline{3}$。
    3. 第 3 步(第 3 行):取 $4,5,6,7$ 时分别为 $\underline{3}$、$\underline{6}$、$\underline{8}$、$\underline{9}$。
    4. 第 4 步(第 4 行):取 $5,6,7,8,9$ 时分别为 $\underline{4}$、$\underline{10}$、$\underline{17}$、$\underline{23}$、$\underline{26}$。
    5. 第 5 步(第 5 行):取 $6,7,8,9$ 时分别为 $\underline{5}$、$\underline{15}$、$\underline{31}$、$\underline{50}$。
    6. 第 6 步(求和):共 $\underline{102}$ 种。
    最终答案:$102$ 种。
  75. 22. ch12-tuozhan-14 · 第三套
    1. 第 1 步(列表与规则):现在是严格递减,下一位取 $d$ 时上一位只能取 $d+1,d+2,d+3$(且不超过 $9$)。第 $1$ 行(千位,取 $1\sim9$)为 $(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$。注意后面几位允许取 $0$。
    2. 第 2 步(第 2 行,取值 $0\sim9$):取 $0\sim6$ 时都是 $1+1+1=\underline{3}$;取 $7$ 时 $=1+1=\underline{2}$;取 $8$ 时 $=\underline{1}$;取 $9$ 时 $=0$。得 $(3,3,3,3,3,3,3,2,1,0)$。
    3. 第 3 步(第 3 行):取 $0\sim3$ 时都是 $3+3+3=\underline{9}$;取 $4$ 时 $=3+3+2=\underline{8}$;取 $5$ 时 $=3+2+1=\underline{6}$;取 $6$ 时 $=2+1+0=\underline{3}$;取 $7$ 时 $=1+0=\underline{1}$。得 $(9,9,9,9,8,6,3,1,0,0)$。
    4. 第 4 步(第 4 行):取 $0$ 时 $=9+9+9=\underline{27}$;取 $1$ 时 $=9+9+8=\underline{26}$;取 $2$ 时 $=9+8+6=\underline{23}$;取 $3$ 时 $=8+6+3=\underline{17}$;取 $4$ 时 $=6+3+1=\underline{10}$;取 $5$ 时 $=3+1+0=\underline{4}$;取 $6$ 时 $=1$。
    5. 第 5 步(求和):$27+26+23+17+10+4+1=\underline{108}$ 个。
    最终答案:$108$ 个。
  76. 22. ch12-tuozhan-14 · 第三套
    1. 第 1 步(转移变宽):下一位取 $d$ 时,上一位可取 $d-1,d-2,d-3,d-4$,每格最多有 $4$ 个来源。第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1,1,1,1,1)$。
    2. 第 2 步(第 2 行):取 $2$ 时 $=1$;取 $3$ 时 $=1+1=\underline{2}$;取 $4$ 时 $=1+1+1=\underline{3}$;取 $5$ 及以上时 $=1+1+1+1=\underline{4}$。得 $(0,1,2,3,4,4,4,4,4)$。
    3. 第 3 步(第 3 行):取 $3$ 时 $=1$;取 $4$ 时 $=1+2=\underline{3}$;取 $5$ 时 $=1+2+3=\underline{6}$;取 $6$ 时 $=1+2+3+4=\underline{10}$;取 $7$ 时 $=2+3+4+4=\underline{13}$;取 $8$ 时 $=3+4+4+4=\underline{15}$;取 $9$ 时 $=4+4+4+4=\underline{16}$。得 $(0,0,1,3,6,10,13,15,16)$。
    4. 第 4 步(第 4 行):取 $4$ 时 $=1$;取 $5$ 时 $=1+3=\underline{4}$;取 $6$ 时 $=1+3+6=\underline{10}$;取 $7$ 时 $=1+3+6+10=\underline{20}$;取 $8$ 时 $=3+6+10+13=\underline{32}$;取 $9$ 时 $=6+10+13+15=\underline{44}$。
    5. 第 5 步(求和):$1+4+10+20+32+44=\underline{111}$ 个。
    最终答案:$111$ 个。
  77. 23. ch12-xingqu-01 · 第一套
    1. 第 1 步(找最小情形):$1$ 级只有 $1$ 种走法,$2$ 级有「$1+1$」和「$2$」共 $2$ 种走法,即 $a_1=1,\ a_2=2$。
    2. 第 2 步(看最后一步):最后一步或迈 $1$ 级(前面走完 $n-1$ 级),或迈 $2$ 级(前面走完 $n-2$ 级),两类不重不漏,所以 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_3=1+2=\underline{3}$,$a_4=2+3=\underline{5}$,$a_5=3+5=\underline{8}$,$a_6=5+8=\underline{13}$。
    4. 第 4 步(继续递推):$a_7=\underline{21}$,$a_8=\underline{34}$,$a_9=\underline{55}$,$a_{10}=\underline{89}$。
    5. 第 5 步(推到第 12 级):$a_{11}=55+89=\underline{144}$,$a_{12}=89+144=\underline{233}$。
    最终答案:$233$ 种。
  78. 23. ch12-xingqu-01 · 第二套
    1. 第 1 步(最小情形):跳到第 $1$ 块有 $1$ 种,跳到第 $2$ 块有 $2$ 种,即 $a_1=1,\ a_2=2$。
    2. 第 2 步(看最后一跳):最后一跳或从第 $n-1$ 块跳来,或从第 $n-2$ 块跳来,所以 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_3=\underline{3}$,$a_4=\underline{5}$,$a_5=\underline{8}$,$a_6=\underline{13}$,$a_7=\underline{21}$。
    4. 第 4 步(推到第 12 块):$a_8=\underline{34}$,$a_9=\underline{55}$,$a_{10}=\underline{89}$,$a_{11}=\underline{144}$,$a_{12}=\underline{233}$。
    最终答案:$233$ 种。
  79. 23. ch12-xingqu-01 · 第三套
    1. 第 1 步(转化):把「每天吃 $1$ 块或 $2$ 块」看成「每步迈 $1$ 级或 $2$ 级」,$12$ 块糖就相当于 $12$ 级台阶。
    2. 第 2 步(最小情形与递推):$a_1=1,\ a_2=2$,按**最后一天**吃 $1$ 块还是 $2$ 块分类得 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_3=\underline{3}$,$a_4=\underline{5}$,$a_5=\underline{8}$,$a_6=\underline{13}$,$a_7=\underline{21}$,$a_8=\underline{34}$。
    4. 第 4 步(推到 12):$a_9=\underline{55}$,$a_{10}=\underline{89}$,$a_{11}=\underline{144}$,$a_{12}=\underline{233}$。
    最终答案:$233$ 种。
  80. 23. ch12-xingqu-01 · 第三套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$;$a_2=2$($1+1$、$2$);$a_3=\underline{4}$($1+1+1,\ 1+2,\ 2+1,\ 3$ 共四种)。
    2. 第 2 步(看最后一步):最后一步可迈 $1$、$2$ 或 $3$ 级,于是变成**三阶**递推 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=1+2+4=\underline{7}$,$a_5=2+4+7=\underline{13}$,$a_6=4+7+13=\underline{24}$,$a_7=7+13+24=\underline{44}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{81}$,$a_9=\underline{149}$,$a_{10}=\underline{274}$。
    5. 第 5 步(推到 13):$a_{11}=\underline{504}$,$a_{12}=\underline{927}$,$a_{13}=\underline{1705}$。
    最终答案:$1705$ 种。
  81. 24. ch12-xingqu-02 · 第一套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=\underline{4}$($1{+}1{+}1,\,1{+}2,\,2{+}1,\,3$)。
    2. 第 2 步(按最后一天分类):最后一天吃 $1$、$2$ 或 $3$ 块,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=1+2+4=\underline{7}$,$a_5=2+4+7=\underline{13}$,$a_6=\underline{24}$,$a_7=\underline{44}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_8=\underline{81}$,$a_9=\underline{149}$,$a_{10}=\underline{274}$。
    5. 第 5 步(推到 13):$a_{11}=\underline{504}$,$a_{12}=\underline{927}$,$a_{13}=\underline{1705}$。
    最终答案:$1705$ 种。
  82. 24. ch12-xingqu-02 · 第二套
    1. 第 1 步(最小情形):$1$ 本有 $1$ 种,$2$ 本有 $2$ 种,$3$ 本有 $\underline{4}$ 种。
    2. 第 2 步(按最后一天分类):最后一天上 $1$、$2$ 或 $3$ 本,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_4=\underline{7}$,$a_5=\underline{13}$,$a_6=\underline{24}$,$a_7=\underline{44}$,$a_8=\underline{81}$。
    4. 第 4 步(推到 13):$a_9=\underline{149}$,$a_{10}=\underline{274}$,$a_{11}=\underline{504}$,$a_{12}=\underline{927}$,$a_{13}=\underline{1705}$。
    最终答案:$1705$ 种。
  83. 24. ch12-xingqu-02 · 第三套
    1. 第 1 步(转化):每天吃 $1{\sim}3$ 块 $\Leftrightarrow$ 每步迈 $1{\sim}3$ 级,结构完全相同。
    2. 第 2 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=\underline{4}$。
    3. 第 3 步(三阶递推):$a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}$,于是 $a_4=\underline{7}$,$a_5=\underline{13}$,$a_6=\underline{24}$,$a_7=\underline{44}$。
    4. 第 4 步(推到 13):$a_8=\underline{81}$,$a_9=\underline{149}$,$a_{10}=\underline{274}$,$a_{11}=\underline{504}$,$a_{12}=\underline{927}$,$a_{13}=\underline{1705}$。
    最终答案:$1705$ 种。
  84. 24. ch12-xingqu-02 · 第三套
    1. 第 1 步(最小情形):$a_1=1$,$a_2=2$,$a_3=4$,$a_4=\underline{8}$(每块之间的空隙断或不断,共 $2^3$ 种)。
    2. 第 2 步(按最后一天分类):最后一天可吃 $1,2,3,4$ 块,于是升级为**四阶**递推 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}+a_{n-3}+a_{n-4}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_5=1+2+4+8=\underline{15}$,$a_6=2+4+8+15=\underline{29}$,$a_7=\underline{56}$,$a_8=\underline{108}$。
    4. 第 4 步(继续):$a_9=\underline{208}$,$a_{10}=\underline{401}$,$a_{11}=\underline{773}$。
    5. 第 5 步(推到 13):$a_{12}=\underline{1490}$,$a_{13}=\underline{2872}$。
    最终答案:$2872$ 种。
  85. 25. ch12-xingqu-03 · 第一套
    1. 第 1 步(最小情形):$1\times2$ 只有 $1$ 种铺法,$2\times2$ 有「两块都竖放」「两块都横放」共 $2$ 种,即 $a_1=1,\ a_2=2$。
    2. 第 2 步(看最右一列):或竖放一块盖住最右列(剩 $(n-1)\times2$),或在最右两列上下各横放一块(剩 $(n-2)\times2$),故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_3=1+2=\underline{3}$,$a_4=\underline{5}$,$a_5=\underline{8}$,$a_6=\underline{13}$,$a_7=\underline{21}$。
    4. 第 4 步(推到 11):$a_8=\underline{34}$,$a_9=\underline{55}$,$a_{10}=\underline{89}$,$a_{11}=\underline{144}$。
    最终答案:$144$ 种。
  86. 25. ch12-xingqu-03 · 第二套
    1. 第 1 步(最小情形):长 $1$ 时 $a_1=1$,长 $2$ 时 $a_2=2$。
    2. 第 2 步(看最右一列):竖放一块或横放两块,故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_3=\underline{3}$,$a_4=\underline{5}$,$a_5=\underline{8}$,$a_6=\underline{13}$,$a_7=\underline{21}$。
    4. 第 4 步(推到 11):$a_8=\underline{34}$,$a_9=\underline{55}$,$a_{10}=\underline{89}$,$a_{11}=\underline{144}$。
    最终答案:$144$ 种。
  87. 25. ch12-xingqu-03 · 第三套
    1. 第 1 步(转化):$2\times n$ 长方形的一列相当于小路的 $1$ 米,一块横放骨牌相当于一块 $2$ 米石板,问题变成「把 $10$ 拆成若干个 $1$ 和 $2$ 依次排列」。
    2. 第 2 步(看最后一块):最后一块是 $1$ 米(前面铺 $n-1$ 米)或 $2$ 米(前面铺 $n-2$ 米),故 $a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$,且 $a_1=1,\ a_2=2$。
    3. 第 3 步(列表递推):$a_3=\underline{3}$,$a_4=\underline{5}$,$a_5=\underline{8}$,$a_6=\underline{13}$,$a_7=\underline{21}$。
    4. 第 4 步(推到 10):$a_8=\underline{34}$,$a_9=\underline{55}$,$a_{10}=\underline{89}$。
    最终答案:$89$ 种。
  88. 25. ch12-xingqu-03 · 第三套
    1. 第 1 步(先求总数):由 $a_1=1,\ a_2=2,\ a_n=a_{n-1}+a_{n-2}$ 递推,$a_3=\underline{3}$,$a_4=\underline{5}$,$a_5=\underline{8}$,$a_6=\underline{13}$。
    2. 第 2 步(继续推到 12):$a_7=\underline{21}$,$a_8=\underline{34}$,$a_9=\underline{55}$,$a_{10}=\underline{89}$,$a_{11}=\underline{144}$,$a_{12}=\underline{233}$。
    3. 第 3 步(反面更好数):先数「切不断」的。切不断意味着左右两半各自铺满,左半 $6\times2$ 有 $a_6$ 种、右半 $6\times2$ 有 $a_6$ 种,由乘法原理共 $13\times13=\underline{169}$ 种。
    4. 第 4 步(用补集得答案):切得断的 $=$ 总数 $-$ 切不断的 $=233-169=\underline{64}$ 种。
    最终答案:(1)$233$ 种;(2)$64$ 种。
  89. 26. ch12-xingqu-04 · 第一套
    1. 第 1 步(起点):一条直线也不画时,平面本身是 $1$ 个部分。
    2. 第 2 步(算增量):第 $k$ 条直线与前面 $k-1$ 条最多有 $k-1$ 个交点,被切成 $k$ 段,每段把一个区域一分为二,故最多新增 $k$ 个区域。
    3. 第 3 步($6$ 条):$1+(1+2+3+4+5+6)=1+\underline{21}=\underline{22}$ 个部分。
    4. 第 4 步($30$ 条,用等差数列求和):$1+2+\cdots+30=\dfrac{30\times31}{2}=\underline{465}$,所以共 $1+465=\underline{466}$ 个部分。
    最终答案:$6$ 条直线最多 $22$ 个部分;$30$ 条直线最多 $466$ 个部分。
  90. 26. ch12-xingqu-04 · 第二套
    1. 第 1 步(起点):不划刀时是 $1$ 块。
    2. 第 2 步(算增量):第 $k$ 刀与前面 $k-1$ 刀最多有 $k-1$ 个交点,被分成 $k$ 段,每段把一块玻璃切成两块,故最多新增 $k$ 块。
    3. 第 3 步($6$ 刀):$1+(1+2+3+4+5+6)=1+\underline{21}=\underline{22}$ 块。
    4. 第 4 步($30$ 刀):$1+2+\cdots+30=\underline{465}$,共 $1+465=\underline{466}$ 块。
    最终答案:$6$ 刀最多 $22$ 块;$30$ 刀最多 $466$ 块。
  91. 26. ch12-xingqu-04 · 第三套
    1. 第 1 步(起点):$1$ 个圆把平面分成 $2$ 个部分。
    2. 第 2 步(算增量):第 $k$ 个圆与前面 $k-1$ 个圆最多有 $2(k-1)$ 个交点,这些点把这个圆周分成 $2(k-1)$ 段弧,每段弧把一个区域一分为二,故新增 $2(k-1)$ 个区域。
    3. 第 3 步(逐个累加):第 $2\sim8$ 个圆分别新增 $2,4,6,8,10,12,\underline{14}$ 个区域。
    4. 第 4 步(求和):$2+4+6+8+10+12+14=\underline{56}$。
    5. 第 5 步(总数):$2+56=\underline{58}$ 个部分。
    最终答案:$58$ 个部分。
  92. 26. ch12-xingqu-04 · 第三套
    1. 第 1 步(先画直线):$10$ 条直线最多把平面分成 $1+(1+2+\cdots+10)=1+\underline{55}=\underline{56}$ 个部分。
    2. 第 2 步(第 1 个圆):它与每条直线最多交于 $2$ 点,共 $10\times2=\underline{20}$ 个交点,圆周被分成同样多段弧,故新增 $20$ 个区域。
    3. 第 3 步(第 2 个圆):与 $10$ 条直线交 $20$ 点,再与第 $1$ 个圆交 $2$ 点,共 $20+2=\underline{22}$ 个交点,新增 $22$ 个区域。
    4. 第 4 步(第 3 个圆):与直线交 $20$ 点,与前 $2$ 个圆各交 $2$ 点,共 $20+4=\underline{24}$,新增 $24$ 个区域。
    5. 第 5 步(合计):$56+20+22+24=\underline{122}$ 个部分。
    最终答案:$122$ 个部分。
  93. 27. ch12-xingqu-05 · 第一套
    1. 第 1 步(列表与转移规则):记 $(\text{甲},\text{乙},\text{丙})$,初始为 $(1,0,0)$;每传一次,**新值等于另外两人的旧值之和**。
    2. 第 2 步(前 3 次):第 1 次 $(0,1,1)$;第 2 次甲 $=1+1=\underline{2}$,得 $(2,1,1)$;第 3 次乙 $=2+1=\underline{3}$,得 $(2,3,3)$。
    3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次甲 $=3+3=\underline{6}$,得 $(6,5,5)$;第 5 次甲 $=5+5=\underline{10}$,得 $(10,11,11)$。
    4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次甲 $=11+11=\underline{22}$,得 $(22,21,21)$;第 7 次甲 $=21+21=\underline{42}$,得 $(42,43,43)$。
    5. 第 5 步(第 8、9、10 次):第 8 次甲 $=43+43=\underline{86}$;第 9 次甲 $=85+85=\underline{170}$;第 10 次甲 $=171+171=\underline{342}$。
    6. 第 6 步(读甲那一列):答案为 $\underline{342}$ 种。
    最终答案:$342$ 种。
  94. 27. ch12-xingqu-05 · 第二套
    1. 第 1 步(列表与转移规则):记 $(\text{甲},\text{乙},\text{丙})$,初始 $(1,0,0)$;新值 $=$ 另外两站的旧值之和。
    2. 第 2 步(前 3 次):第 1 次 $(0,1,1)$;第 2 次甲 $=\underline{2}$;第 3 次乙 $=\underline{3}$。
    3. 第 3 步(第 4、5 次):甲分别为 $\underline{6}$、$\underline{10}$。
    4. 第 4 步(第 6、7 次):甲分别为 $\underline{22}$、$\underline{42}$。
    5. 第 5 步(第 8、9、10 次):甲分别为 $\underline{86}$、$\underline{170}$、$\underline{342}$。
    最终答案:$342$ 种。
  95. 27. ch12-xingqu-05 · 第三套
    1. 第 1 步(列表):初始 $(\text{甲},\text{乙},\text{丙})=(1,0,0)$,新值 $=$ 另外两人旧值之和。
    2. 第 2 步(逐次递推):第 1 次 $(0,1,1)$;第 2 次 $(2,1,1)$;第 3 次乙 $=2+1=\underline{3}$,得 $(2,3,3)$。
    3. 第 3 步:第 4 次 $(6,5,5)$;第 5 次乙 $=6+5=\underline{11}$,得 $(10,11,11)$;第 6 次 $(22,21,21)$。
    4. 第 4 步:第 7 次乙 $=22+21=\underline{43}$,得 $(42,43,43)$;第 8 次乙 $=42+43=\underline{85}$。
    5. 第 5 步(读乙那一列):答案为 $\underline{85}$ 种。
    最终答案:$85$ 种。
  96. 27. ch12-xingqu-05 · 第三套
    1. 第 1 步(改列数与转移规则):现在要列**四列** $(\text{甲},\text{乙},\text{丙},\text{丁})$,初始 $(1,0,0,0)$;每传一次,新值 $=$ **另外三人**旧值之和,即「总和减自己」。
    2. 第 2 步(前 3 次):第 1 次 $(0,1,1,1)$;第 2 次甲 $=1+1+1=\underline{3}$,得 $(3,2,2,2)$;第 3 次甲 $=2+2+2=\underline{6}$,得 $(6,7,7,7)$。
    3. 第 3 步(第 4、5 次):第 4 次甲 $=7+7+7=\underline{21}$,得 $(21,20,20,20)$;第 5 次甲 $=20\times3=\underline{60}$,得 $(60,61,61,61)$。
    4. 第 4 步(第 6、7 次):第 6 次甲 $=61\times3=\underline{183}$,得 $(183,182,182,182)$;第 7 次甲 $=182\times3=\underline{546}$,得 $(546,547,547,547)$。
    5. 第 5 步(第 8 次并读甲列):甲 $=547\times3=\underline{1641}$ 种。
    最终答案:$1641$ 种。
  97. 28. ch12-xingqu-06 · 第一套
    1. 第 1 步(起始行):$A$ 必染红,记 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$。
    2. 第 2 步(转移规则):某顶点染某色的方法数 $=$ 前一顶点染**另外两色**的方法数之和。
    3. 第 3 步($B\sim D$):$B$ 行 $(0,1,1)$;$C$ 行红 $=1+1=\underline{2}$,得 $(2,1,1)$;$D$ 行黄 $=2+1=\underline{3}$,得 $(2,3,3)$。
    4. 第 4 步($E\sim G$):$E$ 行红 $=3+3=\underline{6}$,得 $(6,5,5)$;$F$ 行红 $=5+5=\underline{10}$,得 $(10,11,11)$;$G$ 行红 $=11+11=\underline{22}$,得 $(22,21,21)$。
    5. 第 5 步(去掉红色项):$G$ 与 $A$ 相邻不能染红,答案 $=21+21=\underline{42}$。
    最终答案:$42$ 种。
  98. 28. ch12-xingqu-06 · 第二套
    1. 第 1 步(起始行):$A$ 戴红帽,记 $(\text{红},\text{黄},\text{蓝})=(1,0,0)$。
    2. 第 2 步(转移规则):某人戴某色的方法数 $=$ 前一人戴另外两色的方法数之和。
    3. 第 3 步(逐位递推):$B(0,1,1)$;$C$ 红 $=\underline{2}$;$D$ 黄 $=\underline{3}$;$E$ 红 $=\underline{6}$。
    4. 第 4 步(继续):$F$ 红 $=\underline{10}$;$G$ 红 $=\underline{22}$,得 $(22,21,21)$。
    5. 第 5 步(首尾相邻):$G$ 与 $A$ 相邻不能戴红,答案 $=\underline{42}$。
    最终答案:$42$ 种。
  99. 28. ch12-xingqu-06 · 第三套
    1. 第 1 步(先固定 $A$):设 $A$ 染红,用传球法递推:$B(0,1,1)$,$C$ 红 $=\underline{2}$,$D$ 黄 $=\underline{3}$,$E$ 红 $=\underline{6}$。
    2. 第 2 步(首尾限制):$E$ 与 $A$ 相邻不能染红,故 $A$ 染红时有 $5+5=\underline{10}$ 种。
    3. 第 3 步(用对称性):$A$ 染黄、染蓝的情形与染红完全对称,各有 $10$ 种。
    4. 第 4 步(相乘):总数 $=10\times3=\underline{30}$ 种。
    最终答案:$30$ 种。
  100. 28. ch12-xingqu-06 · 第三套
    1. 第 1 步(分步):先染中心点 $O$,再染外圈五个点。$O$ 与五个顶点都相连,所以 $O$ 定色后,外圈只能用**剩下的 $3$ 种**颜色。
    2. 第 2 步($O$ 的选择):$O$ 有 $\underline{4}$ 种染法。
    3. 第 3 步(外圈固定首色递推):设 $A$ 用剩下三色中的某一种,用传球法:$B(0,1,1)$,$C$ 首色 $=\underline{2}$,$D$ 次色 $=\underline{3}$,$E$ 首色 $=\underline{6}$。
    4. 第 4 步(首尾限制):$E$ 与 $A$ 相邻不能同色,$A$ 固定时有 $5+5=\underline{10}$ 种;$A$ 有 $3$ 种选择,外圈共 $10\times3=\underline{30}$ 种。
    5. 第 5 步(分步乘法原理):总数 $=4\times30=\underline{120}$ 种。
    最终答案:$120$ 种。
  101. 29. ch12-xingqu-07 · 第一套
    1. 第 1 步(找数字对):和为 $15$ 的两个数字(都在 $0\sim9$)有 $69,96,78,87$,共 $\underline{4}$ 种。
    2. 第 2 步(百位与十位和为 15):个位可填 $0\sim9$ 共 $10$ 种,故有 $4\times10=\underline{40}$ 个。
    3. 第 3 步(十位与个位和为 15):百位不能为 $0$,可填 $1\sim9$ 共 $9$ 种,故有 $4\times9=\underline{36}$ 个。
    4. 第 4 步(找重复):两对相邻和都是 $15$ 时首位与末位相同,即 $696,969,787,878$,共 $\underline{4}$ 个,它们各被数了两次。
    5. 第 5 步(容斥去重):$40+36-4=\underline{72}$ 个。
    最终答案:$72$ 个。
  102. 29. ch12-xingqu-07 · 第二套
    1. 第 1 步(找数字对):和为 $15$ 的数字对有 $69,96,78,87$,共 $\underline{4}$ 种。
    2. 第 2 步(前两位是这样的对):末位任填 $0\sim9$,共 $\underline{40}$ 个。
    3. 第 3 步(后两位是这样的对):首位只能填 $1\sim9$,共 $\underline{36}$ 个。
    4. 第 4 步(去重):$696,969,787,878$ 这 $\underline{4}$ 个被数了两次。
    5. 第 5 步(合计):$\underline{72}$ 个。
    最终答案:$72$ 个。
  103. 29. ch12-xingqu-07 · 第三套
    1. 第 1 步(找数字对):和为 $17$ 的数字对只有 $89,98$,共 $\underline{2}$ 种。
    2. 第 2 步(百十位):个位任填,$2\times10=\underline{20}$ 个。
    3. 第 3 步(十个位):百位填 $1\sim9$,$2\times9=\underline{18}$ 个。
    4. 第 4 步(去重):重复的是 $898,989$,共 $\underline{2}$ 个。
    5. 第 5 步(容斥):$20+18-2=\underline{36}$ 个。
    最终答案:$36$ 个。
  104. 29. ch12-xingqu-07 · 第三套
    1. 第 1 步(三个位置):设 $A$:千位+百位 $=16$;$B$:百位+十位 $=16$;$C$:十位+个位 $=16$。和为 $16$ 的数字对仍是 $79,97,88$ 共 $3$ 种。
    2. 第 2 步(单个事件):$|A|=3\times10\times10=\underline{300}$;$|B|=9\times3\times10=\underline{270}$;$|C|=9\times10\times3=\underline{270}$。
    3. 第 3 步(两两同时):$A,B$ 同时成立需千位=十位,共 $3$ 种,个位任填,$|A\cap B|=3\times10=\underline{30}$;$B,C$ 同时需百位=个位,千位填 $1\sim9$,$|B\cap C|=9\times3=\underline{27}$;$|A\cap C|=3\times3=\underline{9}$。
    4. 第 4 步(三个同时):需千位=十位、百位=个位且两者和为 $16$,共 $\underline{3}$ 个。
    5. 第 5 步(三重容斥):$(300+270+270)-(30+27+9)+3=\underline{777}$ 个。
    最终答案:$777$ 个。
  105. 30. ch12-xingqu-08 · 第一套
    1. 第 1 步(先找组合):五个互异非零数字之和为 $20$,最小的和是 $1+2+3+4+5=\underline{15}$,所以要在此基础上多出 $5$。逐一列举得 $\{1,2,3,5,9\},\{1,2,3,6,8\},\{1,2,4,5,8\},\{1,2,4,6,7\},\{1,3,4,5,7\},\{2,3,4,5,6\}$,共 $\underline{6}$ 组。
    2. 第 2 步(每组的排列数):五个数字互不相同且都非零,任意排列都是五位数,故每组有 $5!=5\times4\times3\times2\times1=\underline{120}$ 个。
    3. 第 3 步(相乘):共 $6\times120=\underline{720}$ 个。
    最终答案:$720$ 个。
  106. 30. ch12-xingqu-08 · 第二套
    1. 第 1 步(先找数字组合):五个互异非零数字最小和为 $1+2+3+4+5=\underline{15}$,要凑到 $20$,逐一列举得 $\{1,2,3,5,9\},\{1,2,3,6,8\},\{1,2,4,5,8\},\{1,2,4,6,7\},\{1,3,4,5,7\},\{2,3,4,5,6\}$ 共 $\underline{6}$ 组。
    2. 第 2 步(每组排队):五个不同编号排成一排有 $5!=\underline{120}$ 种。
    3. 第 3 步(相乘):$6\times120=\underline{720}$ 种。
    最终答案:$720$ 种。
  107. 30. ch12-xingqu-08 · 第三套
    1. 第 1 步(找组合):五个互异非零数字最小和为 $\underline{15}$,要多出 $4$,列举得 $\{1,2,3,4,9\},\{1,2,3,5,8\},\{1,2,3,6,7\},\{1,2,4,5,7\},\{1,3,4,5,6\}$,共 $\underline{5}$ 组。
    2. 第 2 步(每组排列):$5!=\underline{120}$ 个。
    3. 第 3 步(相乘):$5\times120=\underline{600}$ 个。
    最终答案:$600$ 个。
  108. 30. ch12-xingqu-08 · 第三套
    1. 第 1 步(找组合):五个互异数字(可含 $0$)之和为 $18$。含 $0$ 的组合相当于另外四个互异非零数字之和为 $18$,共 $11$ 组;不含 $0$ 的仍是 $\{1,2,4,5,6\},\{1,2,3,4,8\},\{1,2,3,5,7\}$ 共 $\underline{3}$ 组。
    2. 第 2 步(不含 0 的组):每组任意排列都是五位数,有 $5!=\underline{120}$ 个,共 $3\times120=\underline{360}$ 个。
    3. 第 3 步(含 0 的组要去掉首位为 0 的):全排列 $120$ 个中首位为 $0$ 的有 $4!=\underline{24}$ 个,故每组只有 $120-24=\underline{96}$ 个。
    4. 第 4 步(含 0 的组合计):$11\times96=\underline{1056}$ 个。
    5. 第 5 步(总计):$360+1056=\underline{1416}$ 个。
    最终答案:$1416$ 个。
  109. 31. ch12-xingqu-09 · 第一套
    1. 第 1 步(分类标准):按 $1$ 的个数 $k$ 分类。$k$ 个 $1$ 与 $12-k$ 个 $2$,先把 $2$ 排好形成 $13-k$ 个空隙,再把 $1$ 插入不同空隙,方法数为 $C_{13-k}^{k}$。
    2. 第 2 步($k=0,1,2$):$1$ 种;$C_{12}^{1}=\underline{12}$;$C_{11}^{2}=\dfrac{11\times10}{2}=\underline{55}$。
    3. 第 3 步($k=3,4$):$C_{10}^{3}=\dfrac{10\times9\times8}{3\times2\times1}=\underline{120}$;$C_{9}^{4}=\dfrac{9\times8\times7\times6}{4\times3\times2\times1}=\underline{126}$。
    4. 第 4 步($k=5,6$):$C_{8}^{5}=\dfrac{8\times7\times6}{3\times2\times1}=\underline{56}$;$C_{7}^{6}=\underline{7}$。$k$ 再大就必出现相邻的 $1$。
    5. 第 5 步(求和):$1+12+55+120+126+56+7=\underline{377}$ 个。
    最终答案:$377$ 个。
  110. 31. ch12-xingqu-09 · 第二套
    1. 第 1 步(转化):把「亮」看作 $1$、「灭」看作 $2$,问题变成 $12$ 位的 $1/2$ 串且没有相邻的两个 $1$。按亮灯个数 $k$ 分类,方法数为 $C_{13-k}^{k}$。
    2. 第 2 步($k=0,1,2$):$1$;$C_{12}^{1}=\underline{12}$;$C_{11}^{2}=\underline{55}$。
    3. 第 3 步($k=3,4$):$C_{10}^{3}=\underline{120}$;$C_{9}^{4}=\underline{126}$。
    4. 第 4 步($k=5,6$):$C_{8}^{5}=\underline{56}$;$C_{7}^{6}=\underline{7}$。
    5. 第 5 步(求和):$\underline{377}$ 种。
    最终答案:$377$ 种。
  111. 31. ch12-xingqu-09 · 第三套
    1. 第 1 步(转化):把「坐人」记为 $1$、「空位」记为 $2$,问题就是 $10$ 位 $1/2$ 串且无相邻的 $1$。设坐 $k$ 人,空位 $10-k$ 个形成 $11-k$ 个空隙,方法数 $C_{11-k}^{k}$。
    2. 第 2 步($k=0,1,2$):$1$;$C_{10}^{1}=\underline{10}$;$C_{9}^{2}=\underline{36}$。
    3. 第 3 步($k=3,4$):$C_{8}^{3}=\underline{56}$;$C_{7}^{4}=\underline{35}$。
    4. 第 4 步($k=5$):$C_{6}^{5}=\underline{6}$,$k$ 再大必相邻。
    5. 第 5 步(求和):$\underline{144}$ 种。
    最终答案:$144$ 种。
  112. 31. ch12-xingqu-09 · 第三套
    1. 第 1 步(分类标准):仍按 $1$ 的个数 $k$ 分类,插空得方法数 $C_{11-k}^{k}$;但现在只保留 $k\ge3$ 的类。
    2. 第 2 步($k$ 的上界):$10$ 位里放 $k$ 个不相邻的 $1$ 需要 $11-k\ge k$,即 $k\le\underline{5}$,所以 $k$ 只能取 $3,4,5$。
    3. 第 3 步(逐类计算):$k=3$ 时 $C_{8}^{3}=\underline{56}$;$k=4$ 时 $C_{7}^{4}=\underline{35}$;$k=5$ 时 $C_{6}^{5}=\underline{6}$。
    4. 第 4 步(求和):$56+35+6=\underline{97}$ 个。
    最终答案:$97$ 个。
  113. 32. ch12-xingqu-10 · 第一套
    1. 第 1 步(列表与规则):列 $5$ 列(末位为 $1\sim5$)。第 $1$ 行为 $(1,1,1,1,1)$;转移规则是「末位为 $d$ 的新值 $=$ 上一行 $d-1$ 与 $d+1$ 两格之和」。
    2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $(1,2,2,2,1)$;第 3 行末位 $2$ 处 $=1+2=\underline{3}$,末位 $3$ 处 $=2+2=\underline{4}$,得 $(2,3,4,3,2)$。
    3. 第 3 步(第 4、5 行):第 4 行末位 $2$ 处 $=2+4=\underline{6}$,得 $(3,6,6,6,3)$;第 5 行末位 $3$ 处 $=6+6=\underline{12}$,得 $(6,9,12,9,6)$。
    4. 第 4 步(第 6、7 行):第 6 行末位 $2$ 处 $=6+12=\underline{18}$,得 $(9,18,18,18,9)$;第 7 行末位 $2$ 处 $=9+18=\underline{27}$,末位 $3$ 处 $=18+18=\underline{36}$,得 $(18,27,36,27,18)$。
    5. 第 5 步(第 8 行并求和):第 8 行为 $(27,54,54,54,27)$,答案 $=27+54+54+54+27=\underline{216}$ 个。
    最终答案:$216$ 个。
  114. 32. ch12-xingqu-10 · 第二套
    1. 第 1 步(转化):每次停靠的楼层就是一位数字,相邻两次相差 $1$,于是与「相邻数字差为 $1$ 的八位数」完全相同。第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1)$。
    2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $(1,2,2,2,1)$;第 3 行 $2$ 处 $=\underline{3}$,$3$ 处 $=\underline{4}$。
    3. 第 3 步(第 4、5 行):第 4 行 $2$ 处 $=\underline{6}$;第 5 行 $3$ 处 $=\underline{12}$。
    4. 第 4 步(第 6、7 行):第 6 行 $2$ 处 $=\underline{18}$;第 7 行 $2$ 处 $=\underline{27}$,$3$ 处 $=\underline{36}$。
    5. 第 5 步(第 8 行求和):$\underline{216}$ 种。
    最终答案:$216$ 种。
  115. 32. ch12-xingqu-10 · 第三套
    1. 第 1 步(列表加一列):现在要列 $6$ 列(末位 $1\sim6$),第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1,1)$,转移规则不变。
    2. 第 2 步(第 2、3 行):第 2 行 $(1,2,2,2,2,1)$;第 3 行 $3$ 处 $=2+2=\underline{4}$,$4$ 处 $=2+2=\underline{4}$,得 $(2,3,4,4,3,2)$。
    3. 第 3 步(第 4 行):$3$ 处 $=3+4=\underline{7}$,得 $(3,6,7,7,6,3)$。
    4. 第 4 步(第 5 行):$3$ 处 $=6+7=\underline{13}$,得 $(6,10,13,13,10,6)$。
    5. 第 5 步(第 6 行并求和):$3$ 处 $=10+13=\underline{23}$,得 $(10,19,23,23,19,10)$,答案 $=10+19+23+23+19+10=\underline{104}$ 个。
    最终答案:$104$ 个。
  116. 32. ch12-xingqu-10 · 第三套
    1. 第 1 步(转移规则变宽):末位为 $d$ 的新值 $=$ 上一行中所有与 $d$ 相差 $1$ 或 $2$ 的格子之和(每格最多有 $4$ 个来源)。第 $1$ 行 $(1,1,1,1,1)$。
    2. 第 2 步(第 2 行):$1$ 处 $=1+1=\underline{2}$(来自 $2,3$);$2$ 处 $=1+1+1=\underline{3}$(来自 $1,3,4$);$3$ 处 $=1+1+1+1=\underline{4}$,得 $(2,3,4,3,2)$。
    3. 第 3 步(第 3 行):$1$ 处 $=3+4=\underline{7}$;$2$ 处 $=2+4+3=\underline{9}$;$3$ 处 $=2+3+3+2=\underline{10}$,得 $(7,9,10,9,7)$。
    4. 第 4 步(第 4 行):$1$ 处 $=9+10=\underline{19}$;$2$ 处 $=7+10+9=\underline{26}$;$3$ 处 $=7+9+9+7=\underline{32}$,得 $(19,26,32,26,19)$。
    5. 第 5 步(第 5 行):$1$ 处 $=26+32=\underline{58}$;$2$ 处 $=19+32+26=\underline{77}$;$3$ 处 $=19+26+26+19=\underline{90}$,得 $(58,77,90,77,58)$。
    6. 第 6 步(第 6 行并求和):$1$ 处 $=77+90=\underline{167}$;$2$ 处 $=58+90+77=\underline{225}$;$3$ 处 $=58+77+77+58=\underline{270}$,答案 $=167+225+270+225+167=\underline{1054}$ 个。
    最终答案:$1054$ 个。