Question

將1，2，3，…，n這n個(gè)數(shù)隨機(jī)排成一列，得到的一列數(shù)a₁，a₂，…，a_n稱(chēng)為1，2，3，…，n的一個(gè)排列；定義τ（a₁，a₂，…，a_n）=|a₁-a₂|+|a₂-a₃|+…|a_n-1-a_n|為排列a₁，a₂，…，a_n的波動(dòng)強(qiáng)度．
（Ⅰ）當(dāng)n=3時(shí)，寫(xiě)出排列a₁，a₂，a₃的所有可能情況及所對(duì)應(yīng)的波動(dòng)強(qiáng)度；
（Ⅱ）當(dāng)n=10時(shí)，求τ（a₁，a₂，…，a₁₀）的最大值，并指出所對(duì)應(yīng)的一個(gè)排列；
（Ⅲ）當(dāng)n=10時(shí)，在一個(gè)排列中交換相鄰兩數(shù)的位置稱(chēng)為一次調(diào)整，若要求每次調(diào)整時(shí)波動(dòng)強(qiáng)度不增加，問(wèn)對(duì)任意排列a₁，a₂，…，a₁₀，是否一定可以經(jīng)過(guò)有限次調(diào)整使其波動(dòng)強(qiáng)度降為9；若可以，給出調(diào)整方案，若不可以，請(qǐng)給出反例并加以說(shuō)明．

Answer 1

【答案】分析：（I）當(dāng)n=3時(shí)，列舉出所有的可能為1，2，3；1，3，2；2，1，3；2，3，1；3，1，2；3，2，1．根據(jù)所給的公式做出波動(dòng)強(qiáng)度．
（II）要求的結(jié)果轉(zhuǎn)化為±a₁±a₂±a₂±a₃±…±a₉±a₁₀，在上述18個(gè)±中，有9個(gè)選正號(hào)，9個(gè)選負(fù)號(hào)，其中a₁，a₁₀出現(xiàn)一次，a₂，a₃，…，a₉各出現(xiàn)兩次．使τ（a₁，a₂，…，a₁₀）最大，應(yīng)使第一個(gè)和最大，第二個(gè)和最小，得到結(jié)果．
（III）可以舉例說(shuō)明對(duì)任意排列a₁，a₂，…，a₁₀，不可以經(jīng)過(guò)有限次調(diào)整使其波動(dòng)強(qiáng)度降為9．
解答：解：（Ⅰ）n=3時(shí)，排列a₁，a₂，a₃的所有可能為1，2，3；1，3，2；2，1，3；2，3，1；3，1，2；3，2，1；…（2分）
τ（1，2，3）=2；τ（1，3，2）=3；τ（2，1，3）=3；
τ（2，3，1）=3；τ（3，1，2）=3；τ（3，2，1）=2．…（4分）
（Ⅱ）τ（a₁，a₂，…，a₁₀）=|a₁-a₂|+|a₂-a₃|+…+|a₉-a₁₀|
上式轉(zhuǎn)化為±a₁±a₂±a₂±a₃±…±a₉±a₁₀，
在上述18個(gè)±中，有9個(gè)選正號(hào)，9個(gè)選負(fù)號(hào)，其中a₁，a₁₀出現(xiàn)一次，a₂，a₃，…，a₉各出現(xiàn)兩次．…（6分）
所以τ（a₁，a₂，…，a₁₀）可以表示為9個(gè)數(shù)的和減去9個(gè)數(shù)的和的形式，
若使τ（a₁，a₂，…，a₁₀）最大，應(yīng)使第一個(gè)和最大，第二個(gè)和最小．
所以τ（a₁，a₂，…，a₁₀）最大為：（10+10+9+9+8+8+7+7+6）-（1+1+2+2+3+3+4+4+5）=49．…（8分）
所對(duì)應(yīng)的一個(gè)排列為：5，7，1，8，2，9，3，10，4，6．（其他正確的排列同等給分） …（9分）
（Ⅲ）不可以．
例如排列10，9，8，7，1，2，3，4，5，6，除調(diào)整1，2外，其它調(diào)整都將使波動(dòng)強(qiáng)度增加，
調(diào)整1，2波動(dòng)強(qiáng)度不變．…（11分）
所以只能將排列10，9，8，7，1，2，3，4，5，6調(diào)整為排列10，9，8，7，2，1，3，4，5，6．
對(duì)于排列10，9，8，7，2，1，3，4，5，6，仍然是除調(diào)整2，1外，其它調(diào)整都將使波動(dòng)強(qiáng)度增加，所以仍只能調(diào)整1，2兩個(gè)數(shù)字．
如此不斷循環(huán)下去，不可能經(jīng)過(guò)有限次調(diào)整使其波動(dòng)強(qiáng)度降為9．…（13分）
點(diǎn)評(píng)：本題考查排列組合的實(shí)際應(yīng)用，本題解題的關(guān)鍵是題干比較長(zhǎng)，首先要理解題意，看懂題目中所出現(xiàn)的新概念，并且能夠簡(jiǎn)單的使用新概念．