题目
【例5】某条道路一侧共有20盏路灯。为了节约用电,计划只打开其中的10盏。但为了不影响行路安全,要求相邻的两盏路灯中至少有一盏是打开的,则共有 ( ) 种开灯方案。A. 2B. 6C. 11D. 13
【例5】某条道路一侧共有20盏路灯。为了节约用电,计划只打开其中的10盏。但为了不影响行路安全,要求相邻的两盏路灯中至少有一盏是打开的,则共有 ( ) 种开灯方案。
A. 2
B. 6
C. 11
D. 13
题目解答
答案
C. 11
解析
本题考查排列组合问题,解题的关键思路是通过分析题目条件,将问题转化为插空法的应用模型。
已知要在$20$盏路灯中打开$10$盏,且相邻的两盏路灯中至少有一盏是打开的,这意味着熄灭的$10$盏路灯不能相邻。我们可以把$10$盏亮着的路灯先排列好,这样就会形成$11$个空隙(包括两端),然后从这$11$个空隙中选择$10$个空隙插入熄灭的路灯,这样就能保证熄灭的路灯不相邻,满足题目要求。
下面我们来具体计算:
从$n$个不同元素中取出$m$个元素的组合数记为$C_{n}^m$,其计算公式为$C_{n}^m=\frac{n!}{m!(n - m)!}$。
在本题中,$n = 11$($10$盏亮灯形成的$11$个空隙),$m = 10$(要插入的熄灭路灯数量),则开灯方案数为$C_{11}^{10}$。
根据组合数公式可得:
$\begin{align*}C_{11}^{10}&=\frac{11!}{10!(11 - 10)!}\\&=\frac{11!}{10!×1!}\\&=\frac{11\times10!}{10!×1}\\&= 11\end{align*}$