OMC_Master

以前私が解こうとして分からなかった問題です。


“集合1,2,3,4,5,6{1,2,3,4,5,6}をSSとおきます.

関数f:S→Sf:S→S であって,

任意のx∈Sx∈Sに対して

f(f(x))=f(x)f(f(x))=f(x)をみたすものは MM個存在します.

MMを解答してください.”(OMC071-C)


この問題の解説は


“ffの値域をTTとおくと,

以下の形式であることが必要十分条件となる.

{f(x)=x(x∈T)f(x)∈T(x∈Tではない)​\begin{cases}f(x)=x(x∈T)\\f(x)∈T(x∈Tではない)​\end{cases}

よって, k=∣T∣k=∣T∣として

集合TTの要素の選び方を考えれば,

M=∑k=16(6k)k6−k=1057M=\sum_{k=1}^{6}\begin{pmatrix}6\\k \end{pmatrix}k^{6-k}=1057”

でした。

なぜM=∑k=16(6k)k6−k=1057M=\sum_{k=1}^{6}\begin{pmatrix}6\\k \end{pmatrix}k^{6-k}=1057

という数式が出てくるのかが分かりません。

分かる人がいれば誰か教えてください。

回答 1件

ベストアンサー

sHlcNRe46

まず、T⊆ST \subseteq S より ∣T∣≦6 |T| \leqq 6 である必要があります。


∣T∣=k|T|=k として、SS に含まれる整数 11 から 66 までのうちの kk 個が、f(x)=xf(x)=x を満たす整数の個数になります。

その kk 個の整数の選び方が 6Ck {}_6\mathrm{C}_k 通り存在します。


そのそれぞれの場合について、TT に含まれない 6−k6-k 個の整数 xx に対しても、f(x)∈Tf(x) \in T を満たさなければなりません。

このとき、各 x∉Tx \notin T に対して f(x)f(x) の選び方は kk 通りあるので、k6−kk^{6-k} 通りです。


以上から、

M=∑k=166Ckk6−kM= \sum_{k=1}^{6} {}_6\mathrm{C}_k k^{6-k}

となります。



k6−kk^{6-k} の部分は難しいかもしれないので、簡単な場合で具体的に考えましょう。


T={1,2}T=\{1,2\} とすると、k=2k=2 であり、f(1)=1,f(2)=2f(1)=1,f(2)=2 を満たすことが必要です。


ここで、x=3,4,5,6x=3,4,5,6 のそれぞれに対して、f(x)=1f(x)=1 または f(x)=2f(x)=2 を満たすことが必要であり、そしてこれで十分となります。


したがって f(x)f(x) の選び方(値のとり方)は 24=162^4=16 通り存在します。

一般の kk の場合でも同様に考えることで、上記の MM が計算できます。

  • OMC_Master
    お礼

    とてもわかりやすい説明でした

    ありがとうございます

関連する質問

関連する記事

質問する