如果1274i56k9是9阶奇排列,则i=_____k=_____
如果1274$i$56$k$9是9阶奇排列,则$i=$_____$k=$_____$
题目解答
答案
我们来逐步分析这道题:
题目给出的是一个排列:
1274$i$56$k$9,
并说明这是一个 9阶奇排列,要求我们求出 $ i $ 和 $ k $ 的值。
第一步:理解“9阶奇排列”的含义
- “9阶排列”表示这是一个由数字 1 到 9 组成的全排列,每个数字恰好出现一次。
- “奇排列”是指这个排列的逆序数是奇数。
所以我们需要:
- 找出 $ i $ 和 $ k $ 的取值,使得整个序列是 1~9 的一个排列(即不重复、不遗漏)。
- 然后计算其逆序数,判断是否为奇数。
- 最终确定满足条件的 $ i $ 和 $ k $。
第二步:列出已知数字
原排列为:
位置: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数字: 1, 2, 7, 4, i, 5, 6, k, 9
已知数字有:1, 2, 7, 4, 5, 6, 9,还有两个未知数 $ i $ 和 $ k $。
1~9 中缺失的数字是:
- 总集合:{1,2,3,4,5,6,7,8,9}
- 已出现的:{1,2,4,5,6,7,9}
- 缺失的:{3,8}
所以 $ i $ 和 $ k $ 只能是 3 和 8 的某种排列。
即有两种可能:
- 情况1:$ i = 3, k = 8 $
- 情况2:$ i = 8, k = 3 $
我们分别计算这两种情况下的逆序数,看哪一种是奇排列(逆序数为奇数)。
第三步:什么是逆序数?
在一个排列中,如果前面的数比后面的数大,就构成一个逆序对。
逆序数就是所有逆序对的总数。
情况1:$ i = 3, k = 8 $
排列为:
1, 2, 7, 4, 3, 5, 6, 8, 9
我们逐个计算每个数字后面比它小的数字个数(即它参与的逆序对数)。
- 数字 1(位置1):后面所有数都比它大 → 逆序数贡献:0
- 数字 2(位置2):后面比它小的?没有(最小是3)→ 0
- 数字 7(位置3):后面比7小的有:4,3,5,6 → 4个
(注意:5,6虽然比7小,但在7后面,也算逆序)
所以后面比7小的有:4,3,5,6 → 4个 - 数字 4(位置4):后面比4小的有:3 → 1个
- 数字 3(位置5):后面比3小的?没有 → 0
- 数字 5(位置6):后面比5小的?没有(6,8,9都大)→ 0
- 数字 6(位置7):后面都大 → 0
- 数字 8(位置8):后面只有9 → 0
- 数字 9(位置9):最后 → 0
现在统计总逆序数:
- 7 贡献:4
- 4 贡献:1
- 其他:0
总逆序数 = 4 + 1 = 5 → 奇数!
所以这是一个奇排列,符合题意。
情况2:$ i = 8, k = 3 $
排列为:
1, 2, 7, 4, 8, 5, 6, 3, 9
我们再计算逆序数。
逐个看每个数字后面比它小的数:
- 1:后面都大 → 0
- 2:后面比2小的?没有 → 0
- 7(位置3):后面比7小的有:4,5,6,3 → 4个
(注意:8比7大,不算逆序;但5,6,3都比7小且在后面)
所以是 4,5,6,3 → 4个 - 4(位置4):后面比4小的有:3 → 1个
- 8(位置5):后面比8小的有:5,6,3 → 3个
- 5(位置6):后面比5小的有:3 → 1个
- 6(位置7):后面比6小的有:3 → 1个
- 3(位置8):后面只有9,比它大 → 0
- 9(位置9):0
总逆序数:
- 7: 4
- 4: 1
- 8: 3
- 5: 1
- 6: 1
合计:4 + 1 + 3 + 1 + 1 = 10 → 偶数!
这是偶排列,不符合题意。
第四步:结论
只有情况1是奇排列,即:
- $ i = 3 $
- $ k = 8 $
✅ 最终答案:
$ i = \boxed{3},\quad k = \boxed{8} $
解析
考查要点:本题主要考查排列的奇偶性判断,即通过计算逆序数来确定排列的奇偶性。关键在于理解逆序数的定义以及奇排列的条件。
解题思路:
- 确定缺失数字:根据排列中已出现的数字,找出缺失的数字,确定$i$和$k$的可能取值。
- 计算逆序数:分别代入可能的取值,逐个计算排列的逆序数总和。
- 判断奇偶性:根据逆序数的奇偶性,筛选出符合条件的解。
破题关键:
- 逆序数的计算:需逐个元素分析其后比它小的元素个数。
- 奇排列的条件:逆序数为奇数。
步骤1:确定缺失数字
原排列为:$1,2,7,4,i,5,6,k,9$。已出现的数字为$\{1,2,4,5,6,7,9\}$,缺失的数字为$\{3,8\}$,因此$i$和$k$只能是$3$和$8$的排列。
步骤2:计算两种情况的逆序数
情况1:$i=3$,$k=8$
排列为:$1,2,7,4,3,5,6,8,9$
- 数字7:后面有$4,3,5,6$,共$4$个逆序对
- 数字4:后面有$3$,共$1$个逆序对
总逆序数:$4 + 1 = 5$(奇数,符合条件)
情况2:$i=8$,$k=3$
排列为:$1,2,7,4,8,5,6,3,9$
- 数字7:后面有$4,5,6,3$,共$4$个逆序对
- 数字4:后面有$3$,共$1$个逆序对
- 数字8:后面有$5,6,3$,共$3$个逆序对
- 数字5:后面有$3$,共$1$个逆序对
- 数字6:后面有$3$,共$1$个逆序对
总逆序数:$4 + 1 + 3 + 1 + 1 = 10$(偶数,不符合条件)
步骤3:结论
只有情况1满足奇排列的条件,因此$i=3$,$k=8$。