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2025 年全国高中数学联赛一试(A 卷) · 第 8 题
F3填空题组合计数综合
将 1,2,3,…,9 排列为 a,b,c,d,e,f,g,h,i,使得 3 个三位数 abc,def,ghi 之和等于 2025,则不同的排列方法数为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:1944
解析
思路
先确定百位、十位、个位三个数字组的和,再计算各组内部的排列。
解答
令 A=a+d+g,B=b+e+h,C=c+f+i。由条件,
A+B+C=45,100A+10B+C=2025.
第二式模 10 给出 C≡5(mod10),又 6=1+2+3≤C≤7+8+9=24,故 C=15。于是 A+B=30,10A+B=201,解得 A=19,B=11。
和为 19 的三元数字集与能和它配合、和为 11 的三元数字集如下;两组必须不交。
{a,d,g}{2,8,9}{3,7,9}{4,6,9}{4,7,8}{5,6,8}可取的 {b,e,h}{1,3,7}, {1,4,6}{1,2,8}, {1,4,6}, {2,4,5}{1,2,8}, {1,3,7}{2,3,6}{1,3,7}
为说明列举穷尽,把每个三元组按从小到大排列。和为 19 时最小数只能为 2,3,4,5,逐一配出上表左列;和为 11 时最小数只能为 1,2,候选为 {1,2,8},{1,3,7},{1,4,6},{2,3,6},{2,4,5},排除与左列相交的组即可得到上表。
共有 2+3+2+1+1=9 种组的搭配,剩余三个数字确定个位组。三个组各自有 3! 种顺序,因此所求排列数为
9(3!)3=1944.
复核
每个排列唯一确定百位、十位、个位的三个有序组,计数没有把交换三行后的排列误认为相同。确定 C 所需的是模 10 余 5,仅说 C 为 5 的倍数不足以推出 C=15。
方法总结
数位排列受加法条件约束时,先用数位和、同余和范围限制确定各列总和,再区分数字分组与组内排列。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
须先用位值和模10约束确定三个数字组的和,再穷尽不交搭配并区分组内排列。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:把对象唯一编码后分类计数
专题卡:情况太多时:先定最受限的部分,再分类补全