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《數學心》第262章 4色定理
  卡塔朗有一天去劇場排隊,看到售票處因為沒有找零的錢而跟顧客發生了衝突。

  很多顧客都抱怨為什麽劇場售票處沒有足夠的零錢,而劇場售票處的人也發現大家都用大整錢。

  卡塔朗在想,不見所有的人用整錢,只是沒有足夠零錢的人排隊排在前頭,導致零錢被找光而發生了斷供。

  卡塔朗在想:“如果帶零錢的人全部在前面排隊,那麽問題一定好解決。”

  “不見得所有有零錢的人一定在前方排隊,而是有一部分人有零錢的人在前面即可,但是有零錢的人是多少個呢?”

  卡塔朗在假設,售票窗口前有2n個人排隊買票,每張門票定價5角,每人限購一張。這些人中,隻帶一張5角人民幣的與隻帶一張1元人民幣的各有n人。

  開始售票時,售票窗口沒有角票可以找零。試問:大家都能順利買票,售票員始終沒有找不出零錢困擾的排隊方法共有多少種?

  卡塔朗開始思考用0代表身邊帶5角錢的人,1代表帶1元錢的人,則本問題即可變成:有n個0和n個1,問有多少種排列方法,使排成的0、1序列裡,任意前i(i可從1變到2n)個數字中,0的個數總不少於1的個數,此性質稱為前束性質。

  卡塔朗開始畫圖,發現把0看作向右走一步,把1看作向上走一步,則很明顯,n個0和n個1所組成的序列將和圖中從原點(0,0)到點(n,n)的遞增路徑是一一對應的。於是,我們只要計算路徑的條數就行了。

  很快卡塔朗找到了一個公式計算排隊的方法,如果是有n個5角和n個1元的人的排隊,則有(2n)!/(n!(n+1)!)個辦法。

  如果是有1個人排隊是1個辦法,2個人排隊則是1個辦法,3個人排隊是2個辦法。此後的4、5、6、7、8、9、10個人排隊分別有5,14,42,132,429,1430,4862種辦法。

  卡塔朗數是一個組合數,一些組合計數問題可以歸結為解下列形式的遞歸關系:un=u1un-1+u2un-2+…+un-1u1,n≥2,且u1=1,它的解un稱為卡塔朗數。

  一般認為這種數是由比利時數學家卡塔朗在1838年首先提出的,但後來有人指出,實際上大數學家歐拉早在1758年就已認識到它了。

  我國內蒙古師范大學羅見今副教授以大量的史料論證,所謂“卡塔朗數”的首創者其實並非歐洲人,而是我國清朝的蒙古族學者明安圖(1692~1763)。他的發現早於歐拉,比卡塔朗的發現,幾乎早了一百年。
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