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環(huán)染色問題——m種顏色染n塊區(qū)域

2022-01-22 12:49 作者:匆匆-cc  | 我要投稿

????????一個環(huán)形的花壇,分成n塊,有m種不同顏色的花可供種植,要求相鄰區(qū)域顏色不能相同,共有多少種方法?

????????該問題稱為環(huán)染色問題

????????同樣是涉及n的問題,不妨采用數(shù)列遞推法。

????????易知,D_2%3Dm(m-1),D_3%3Dm(m-1)(m-2)。

????????考察圖中①、②兩塊花壇。

????????若①、②同色,則中間一塊有(m-1)種選擇,剩下的部分等價(jià)于D_%7Bn-2%7D(細(xì)品,精髓所在),由乘法原理,共(m-1)D_%7Bn-2%7D種選擇。

????????若①、②不同色,則中間一塊有(m-2)種選擇,剩下的部分等價(jià)于D_%7Bn-1%7D(細(xì)品,仍然是精髓所在),由乘法原理,共(m-2)D_%7Bn-1%7D種選擇。

????????于是,有

D_n%20%3D%20(m-1)D_%7Bn-2%7D%2B(m-2)D_%7Bn-1%7D

????????考察特征根方程

x%5E2-(m-2)x-(m-1)%3D0

????????兩根分別為

x_1%3D-1%2Cx_2%3Dm-1

????????從而

D_n%3DC_1%5Ccdot(-1)%5En%2BC_2%5Ccdot(m-1)%5En

????????代入初始值,

%5Cbegin%7Bcases%7D%0AD_2%3DC_1%2B(m-1)%5E2C_2%3Dm(m-1)%0A%5C%5CD_3%3D-C_1%2B(m-1)%5E3C_2%3Dm(m-1)(m-2)%0A%5Cend%7Bcases%7D

????????解得

%5Cbegin%7Bcases%7D%0AC_1%3Dm-1%0A%5C%5CC_2%3D1%0A%5Cend%7Bcases%7D

????????故

D_n%3D(m-1)%5Ccdot(-1)%5En%2B(m-1)%5En

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