题目
If a code word is defined to be a sequence of different letters chosen from the 10 letters A, B, C, D, E, F, G, H, I, and J, what is the ratio of the number of 5-letter code words to the number of 4-letter code words?
解析
如果一个密码词被定义为从10个字母A、B、C、D、E、F、G、H、I和J中选取的**不同**字母组成的序列,那么5字母密码词的数量与4字母密码词的数量之比是多少? 本题的核心是**排列数的应用**(“序列”强调顺序,不同顺序的字母组合是不同的密码词,因此用排列数计算数量)。
排列数公式:从\( n \)个元素中选\( k \)个的排列数为 \( \boldsymbol{P(n, k) = \frac{n!}{(n - k)!}} \)(其中\( n! = n \times (n-1) \times \dots \times 1 \),读作“\( n \)的阶乘”)。
#### 计算5字母密码词的数量
从10个字母中选5个排列(顺序不同则密码词不同),即计算\( P(10, 5) \):
\[
P(10, 5) = \frac{10!}{(10 - 5)!} = \frac{10!}{5!}
\]
#### 计算4字母密码词的数量
从10个字母中选4个排列,即计算\( P(10, 4) \):
\[
P(10, 4) = \frac{10!}{(10 - 4)!} = \frac{10!}{6!}
\]
#### 求两者的比率
比率为“5字母密码词数量”与“4字母密码词数量”的商:
\[
\text{比率} = \frac{\text{5字母密码词数量}}{\text{4字母密码词数量}} = \frac{P(10, 5)}{P(10, 4)}
\]
将排列数公式代入,化简:
\[
\frac{\frac{10!}{5!}}{\frac{10!}{6!}} = \frac{10!}{5!} \times \frac{6!}{10!}
\]
观察到\( 10! \)可约去,剩余:
\[
\frac{6!}{5!}
\]
根据阶乘的定义(\( n! = n \times (n-1)! \)),\( 6! = 6 \times 5! \),因此:
\[
\frac{6 \times 5!}{5!} = 6
\]