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数学
题目

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,则共有多少种开灯方案?A. 2B. 6C. 11D. 13

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,则共有多少种开灯方案?

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相邻路灯的状态要求,将问题转化为插空法的应用。

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,这意味着不能有两盏路灯同时关闭。我们可以先考虑关闭路灯的情况,因为关闭$10$盏路灯且不能相邻,所以可以把$10$盏打开的路灯看作$10$个相同的元素,它们之间会形成$11$个空隙(包括两端)。

接下来,我们要从这$11$个空隙中选择$10$个空隙来插入关闭的路灯,这就相当于从$11$个不同元素中取出$10$个元素的组合问题。

根据组合数公式$C_{n}^k=\frac{n!}{k!(n - k)!}$,这里$n = 11$,$k = 10$,则$C_{11}^{10}$的值为:
$\begin{align*}C_{11}^{10}&=\frac{11!}{10!(11 - 10)!}\\&=\frac{11!}{10!×1!}\\&=\frac{11\times10!}{10!×1}\\&= 11\end{align*}$

所以,共有$11$种开灯方案。

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