题目
n元排列 n(n-1)...21 是().A. 奇排列B. 偶排列C. 非奇非偶排列D. 奇偶性与n的取值有关
n元排列 $n(n-1)\cdots21$ 是().
A. 奇排列
B. 偶排列
C. 非奇非偶排列
D. 奇偶性与n的取值有关
题目解答
答案
D. 奇偶性与n的取值有关
解析
本题考查知识点为排列的奇偶性判断,解题思路是通过计算排列 $n(n - 1)\cdots21$ 的逆序数,再根据逆序数的奇偶性来确定排列的奇偶性。
步骤一:明确逆序数的定义
在一个排列中,如果一对数的前后位置与大小顺序相反,即前面的数大于后面的数,那么它们就称为一个逆序。一个排列中逆序的总数就称为这个排列的逆序数,记为 $\tau$。若 $\tau$ 为偶数,则该排列为偶排列;若 $\tau$ 为奇数,则该排列为奇排列。
步骤二:计算排列 $n(n - 1)\cdots21$ 的逆序数
对于排列 $n(n - 1)\cdots21$,计算逆序数可以通过分析每个数后面比它小的数的个数来实现。
- 数字 $n$ 后面比它小的数有 $n - 1$ 个,即 $n - 1,n - 2,\cdots,2,1$,所以 $n$ 产生的逆序数为 $n - 1$。
- 数字 $n - 1$ 后面比它小的数有 $n - 2$ 个,即 $n - 2,n - 3,\cdots,2,1$,所以 $n - 1$ 产生的逆序数为 $n - 2$。
- $\cdots$
- 数字 $2$ 后面比它小的数有 $1$ 个,即 $1$,所以 $2$ 产生的逆序数为 $1$。
- 数字 $1$ 后面没有比它小的数,所以 $1$ 产生的逆序数为 $0$。
那么该排列的逆序数 $\tau$ 为:
$\begin{align*}\tau&=(n - 1)+(n - 2)+\cdots+2 + 1\\&=\frac{n(n - 1)}{2}\end{align*}$
步骤三:根据 $n$ 的取值讨论逆序数的奇偶性
- 当 $n = 4k$ 或 $n = 4k + 1$($k\in Z$)时:
- 若 $n = 4k$,则 $\frac{n(n - 1)}{2}=\frac{4k(4k - 1)}{2}=2k(4k - 1)$,因为 $2k(4k - 1)$ 能被 $2$ 整除,所以此时逆序数为偶数,排列为偶排列。
- 若 $n = 4k + 1$,则 $\frac{n(n - 1)}{2}=\frac{(4k + 1)\times4k}{2}=2k(4k + 1)$,因为 $2k(4k + 1)$ 能被 $2$ 整除,所以此时逆序数为偶数,排列为偶排列。
- 当 $n = 4k + 2$ 或 $n = 4k + 3$($k\in Z$)时:
- 若 $n = 4k + 2$,则 $\frac{n(n - 1)}{2}=\frac{(4k + 2)(4k + 1)}{2}=(2k + 1)(4k + 1)$,因为 $(2k + 1)(4k + 1)$ 不能被 $2$ 整除,所以此时逆序数为奇数,排列为奇排列。
- 若 $n = 4k + 3$,则 $\frac{n(n - 1)}{2}=\frac{(4k + 3)(4k + 2)}{2}=(4k + 3)(2k + 1)$,因为 $(4k + 3)(2k + 1)$ 不能被 $2$ 整除,所以此时逆序数为奇数,排列为奇排列。
综上,排列 $n(n - 1)\cdots21$ 的奇偶性与 $n$ 的取值有关。