Re: [閒聊] 五胞胎的受精卵分裂數學問題
※ 引述《yin0416 (鉛筆)》之銘言:
: 忽然間想到,雖然中野五姊妹的出生順序是一花、二乃、三玖、四葉、五月,但她們的形
: 成順序可能完全不是這樣,但是她們的形成順序是不可能知道的,所以討論她們分裂成五
: 顆受精卵的方式有幾種。
: 由於作品一再強調她們長的一樣,應該就是同卵五胞胎吧!把他們當成全同可區分來討論
: 看看。
: 舉個同卵三胞胎的例子,受精卵 A 分裂成 B 和 C ,接下來不是 B 就是 C 會再分裂成
: D 和 E 。最後達成三個受精卵 B 、 D 、 E 或 C 、 D 、 E ,只有兩種分裂方式,答
: 案是 2 。
: 請問五胞胎會有幾種分裂方式?
設 a 為一顆受精卵分裂成 n 顆的方法數 (假設不會被五月吃掉)
n
約定 a = a = 1。當 n >= 2 時,首先要先分裂成 2 顆。假設最終來自第一顆的有
0 1
p 顆,第二顆的有 q 顆,則 q = n-p 且組合數有 a a 種。 因此我們有遞迴關係
p n-p
n-1
a = Σ a a for n >= 2.
n p=1 p n-p
設 F 為生成函數
∞ n
F(X) = Σ a X .
n=0 n
由遞迴關係可得
2
F(X) = 3F(X) - (X+2) .
由二次方程公式解可得
____
3 ±√1 - 4X
F(X) = --------------- .
2
考慮常數項得 ____
3 - √1 - 4X
F(X) = --------------- .
2
將根號以二項式展開並比較係數。由二項式定理,
____ ∞ n 1/2 n
√1 - 4X = Σ (-4) C X .
n=0 n
比較係數,得當 n >=1 時,
2n-1 n-1 1/2
a = 2 (-1) C .
n n
化簡組合數可得 2n-2
n-1 C
2 (2n-3)!! n-1
a = --------------- = -------------- .
n n! n
這是卡特蘭數 我早該知道的
一花數學這麼好(?)應該算得出來吧?
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往好處想,你沒有妹妹就代表你妹妹不會被你弄髒。
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