填空题.(1)排列1324的逆序数为____,它的奇偶性是____排列.(2)排列54321的逆序数为____,它的奇偶性是____排列.(3)1~6的排列15i64j为偶排列,则i=____,j=____.(4)n阶行列式D_n中为0的元素的个数超过n^2-n个,则D_n=____
填空题. (1)排列1324的逆序数为____,它的奇偶性是____排列. (2)排列54321的逆序数为____,它的奇偶性是____排列. (3)1~6的排列$15i64j$为偶排列,则$i=$____,$j=$____. (4)$n$阶行列式$D_n$中为0的元素的个数超过$n^2-n$个,则$D_n=$____
题目解答
答案
我们逐题分析并解答这道填空题,每一步都给出详细的中文解题过程。
(1)排列 1324 的逆序数为____,它的奇偶性是____排列。
解题过程:
逆序数是指在一个排列中,前面的数比后面的数大,这样的数对称为一个逆序。我们将所有逆序对的个数加起来,就是逆序数。
排列是:1 3 2 4
我们逐个看每个数后面比它小的数的个数:
- 第1个数:1,后面的数是 3, 2, 4,都比1大 → 逆序数为 0
- 第2个数:3,后面的数是 2, 4
- 3 > 2 → 有一个逆序
- 3 < 4 → 无
→ 逆序数为 1
- 第3个数:2,后面的数是 4,2 < 4 → 无逆序
- 第4个数:4,后面无数 → 0
所以总逆序数 = 0 + 1 + 0 + 0 = 1
逆序数为1,是奇数,因此这是一个奇排列。
> 注:逆序数为奇数 → 奇排列;为偶数 → 偶排列。
答案:
逆序数为 1,奇偶性是 奇 排列。
(2)排列 54321 的逆序数为____,它的奇偶性是____排列。
解题过程:
排列:5 4 3 2 1
我们看每个数后面比它小的数的个数:
- 第1个数:5,后面是 4,3,2,1 → 都比5小 → 4个逆序
- 第2个数:4,后面是 3,2,1 → 都比4小 → 3个逆序
- 第3个数:3,后面是 2,1 → 都比3小 → 2个逆序
- 第4个数:2,后面是 1 → 比2小 → 1个逆序
- 第5个数:1,后面无数 → 0
总逆序数 = 4 + 3 + 2 + 1 + 0 = 10
10 是偶数,因此是偶排列。
答案:
逆序数为 10,奇偶性是 偶 排列。
(3)1~6的排列 $15i64j$ 为偶排列,则 $i=$____,$j=$____。
解题过程:
已知这是一个 1 到 6 的排列,形式为:1 5 i 6 4 j
也就是说,六个数字是 1,2,3,4,5,6 的一个排列,其中已知位置:
- 第1位:1
- 第2位:5
- 第3位:i(未知)
- 第4位:6
- 第5位:4
- 第6位:j(未知)
所以,i 和 j 是从 {2,3} 中选出的两个不同数字,因为 1,4,5,6 已经出现,剩下的是 2 和 3。
所以可能的情况有两种:
- 情况1:i=2,j=3 → 排列为 1 5 2 6 4 3
- 情况2:i=3,j=2 → 排列为 1 5 3 6 4 2
我们要判断哪种情况下,排列是偶排列(即逆序数为偶数)。
先试情况1:排列为 1 5 2 6 4 3
计算逆序数:
逐个看每个数后面比它小的数:
- 1:后面 5,2,6,4,3 → 都比1大 → 0 逆序
- 5:后面 2,6,4,3 → 比5小的有:2,4,3 → 3个逆序
- 2:后面 6,4,3 → 都比2大?6>2, 4>2, 3>2 → 都大?不,3>2,但 3>2 不构成逆序,逆序是前面数大于后面数。
2 < 6, 2 < 4, 2 < 3 → 都小 → 0 逆序 - 6:后面 4,3 → 6>4, 6>3 → 2个逆序
- 4:后面 3 → 4>3 → 1个逆序
- 3:后面无数 → 0
总逆序数 = 0 + 3 + 0 + 2 + 1 + 0 = 6 → 偶数 → 偶排列 ✅
情况2:排列为 1 5 3 6 4 2
计算逆序数:
- 1:后面都大 → 0
- 5:后面 3,6,4,2 → 比5小的:3,4,2 → 3个逆序
- 3:后面 6,4,2 → 比3小的:2 → 1个逆序(3>2)
- 6:后面 4,2 → 6>4, 6>2 → 2个逆序
- 4:后面 2 → 4>2 → 1个逆序
- 2:0
总逆序数 = 0 + 3 + 1 + 2 + 1 + 0 = 7 → 奇数 → 奇排列 ❌
题目要求是偶排列,所以只有情况1成立。
即:i = 2,j = 3
答案:
i = 2,j = 3
(4)n阶行列式 $D_n$ 中为0的元素的个数超过 $n^2 - n$ 个,则 $D_n =$ ____
解题过程:
n阶行列式有 $n^2$ 个元素。
题目说:为0的元素个数超过 $n^2 - n$ 个
即:零元素个数 > $n^2 - n$
那么非零元素个数 < $n^2 - (n^2 - n) = n$
也就是说:非零元素少于 n 个
而行列式的展开式中,每一项是不同行不同列的 n 个元素的乘积。
每一项需要从 n 行中各选一个元素,且列互不相同。
所以每一项对应一个排列,乘积为 $a_{1j_1} a_{2j_2} \cdots a_{nj_n}$
但关键点是:每一项需要 n 个非零元素,且位于不同行不同列。
但现在整个矩阵中,非零元素少于 n 个。
那么,不可能选出 n 个位于不同行不同列的非零元素(因为总共都没 n 个非零元素)。
因此,行列式的展开中,每一项都至少包含一个零元素 → 每一项乘积为0
所以整个行列式 $D_n = 0$
答案:
$D_n = \boxed{0}$
最终答案汇总:
(1)排列1324的逆序数为 1,它的奇偶性是 奇 排列。
(2)排列54321的逆序数为 10,它的奇偶性是 偶 排列。
(3)1~6的排列 $15i64j$ 为偶排列,则 $i=$ 2,$j=$ 3。
(4)$n$阶行列式$D_n$中为0的元素的个数超过$n^2-n$个,则$D_n=$ 0
✅ 最终答案:
$\boxed{ \begin{aligned}&(1)\ 1,\ 奇 \\&(2)\ 10,\ 偶 \\&(3)\ i=2,\ j=3 \\&(4)\ 0\end{aligned} }$