Klasické kombinatorické úlohy

Abstract

Práce se věnuje pěti úlohám z kombinatoriky. V úloze o zajatcích je odpovídáno na otázku, který ze zajatců zůstane nejdéle, je-li postupně popravován každý druhý (q-tý), přičemž zajatci stojí v kruhu nebo v řadě a případně mají více životů. V úloze o hanojských věžích jsou zkoumány počty a vlastnosti tahů při přenášení kotoučů mezi třemi nebo čtyřmi kolíky, včetně omezení přípustných tahů. V úloze o hostech je odvozen vztah pro počet rozesazení manželských párů kolem stolu tak, aby žádný pár neseděl vedle sebe a ženy a muži se střídali. Následuje její zobecnění na permutace s omezujícími podmínkami a s nimi spjaté věžové polynomy. U hlasovacího problému je popsáno několik možností, jak určit pravděpodobnost, že jeden z kandidátů měl po celou dobu sčítání hlasovacích lístků aspoň k- krát víc hlasů než druhý. Následuje varianta úlohy vedoucí na Catalanova čísla. V úloze o školačkách je ukázáno několik způsobů sestavení týdenního rozpisu vycházek patnácti dívek ve trojicích tak, aby spolu žádné dvě nešly vícekrát. Následuje zobecnění (úloha o golfistech) a Schurigovy tabulky.

This work is concerned with five problems in combinatorics. In Josephus problem, people are standing in a circle or in a row and every q-th is executed until only one person remains. We show how to find the survivor, and discuss the generalization when each person has more lives. In Tower of Hanoi, we study the numbers and properties of moves necessary to transport the tower from one rod to another, where the total number of rods is either three or four. We mention related problems with restrictions on the legal moves. In ménage problem, we calculate the number of seatings of couples around a table such that men and women alternate and nobody sits next to his or her partner. We also discuss permutations with restricted positions and rook polynomials. In ballot problem, we consider two candidates competing against each other and calculate the probability that, throughout the count, the first candidate always had more votes than k times the number of votes of the second one; we also mention the relation to Catalan numbers. In Kirkman's schoolgirl problem, the task is to find a weekly schedule for fifteen girls walking daily out in triads so that no two go together more than once. We also discuss the social golfer problem and Schurig's tables.