news 2025/12/25 13:02:53

DeepSeek做组合数学题:求只由数字1、2、3组成且同时包含数字1、2、3的5位数有多少个?

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张小明

前端开发工程师

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DeepSeek做组合数学题:求只由数字1、2、3组成且同时包含数字1、2、3的5位数有多少个?

1. 题意理解

题目要求:

  1. 是一个 5 位数(万位不能是 0)。
  2. 只由数字1、2、3组成,不能出现其他数字(0、4、5…等都不允许)。
  3. 必须同时包含数字 1、2、3(即:不能只用两个数字或一个数字)。

5 位数的每一位从 {1, 2, 3} 中选取,但是“必须同时包含 1、2、3”意味着三个数字都要出现至少一次。


2. 不考虑“必须包含 1,2,3”时

如果只由 {1,2,3} 组成的 5 位数:
万位可以从 {1,2,3} 中选(3 种选择),其它四位也是各 3 种选择。
总数=35=243\text{总数} = 3^5 = 243总数=35=243


3. 用容斥原理去掉缺少某个数字的情况


B1B_1B1:不含数字 1(只由 {2,3} 组成)
B2B_2B2:不含数字 2(只由 {1,3} 组成)
B3B_3B3:不含数字 3(只由 {1,2} 组成)


计算∣B1∣|B_1|B1
只由 {2,3} 组成 5 位数,万位可以是 2 或 3(2 种),其它位也是各 2 种选择。
∣B1∣=25=32|B_1| = 2^5 = 32B1=25=32

同理∣B2∣=32|B_2| = 32B2=32∣B3∣=32|B_3| = 32B3=32


计算∣B1∩B2∣|B_1 \cap B_2|B1B2
不含 1 且不含 2 → 只能由 {3} 组成。
万位只能是 3,其它位也只能是 3。只有 1 种情况:33333。
∣B1∩B2∣=1|B_1 \cap B_2| = 1B1B2=1

同理∣B1∩B3∣=1|B_1 \cap B_3| = 1B1B3=1(只能由 {2} 组成:22222)
∣B2∩B3∣=1|B_2 \cap B_3| = 1B2B3=1(只能由 {1} 组成:11111)


计算∣B1∩B2∩B3∣|B_1 \cap B_2 \cap B_3|B1B2B3
不含 1、2、3 → 没有可用数字,所以为 0。


4. 容斥原理求至少缺少 1,2,3 之一的个数

∣B1∪B2∪B3∣=32+32+32−(1+1+1)+0|B_1 \cup B_2 \cup B_3| = 32 + 32 + 32 - (1+1+1) + 0B1B2B3=32+32+32(1+1+1)+0

=96−3=93= 96 - 3 = 93=963=93


5. 求“三个数字都至少出现一次”的个数

答案=35−∣B1∪B2∪B3∣\text{答案} = 3^5 - |B_1 \cup B_2 \cup B_3|答案=35B1B2B3
=243−93=150= 243 - 93 = 150=24393=150


最终答案为:
150\boxed{150}150


验证:
也可以用直接分类(用 1,2,3 的数目分别为 ((3,1,1)) 型及其排列),以及 ((2,2,1)) 型分别计算,加起来应为 150。

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