本题导读

本题考查排列组合、卡特兰数(Catalan number),以及相关运算的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2016年全国卷III(理)) 定义“规范 01 数列” 如下: 共有 项,其中 项为 0, 项为 1,且对任意 , 中 0 的个数不少于 1 的个数.若 ,则不同的“规范 01 数列”共有 ()

A. 18 个     B. 16 个     C. 14 个     D. 12 个

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 理解新定义:
  • 总项数为 8(4个0,4个1)。
  • 核心限制:任意前 项中,0 的个数 1 的个数。
  • 这意味着数列必须以 0 开头,且 1 的出现受到 0 的积累量的限制。
  1. 解题策略:
  • 方法一(枚举法):按树状图或分类讨论进行枚举,确保“不重不漏”。
  • 方法二(数学模型法):此问题等同于“买票找零问题”或“出栈序列问题”,其结果满足卡特兰数公式 。
  1. 计算过程:代入 求解。

✅【答案】

点击查看答案

C

✍【详细解析】

Abstract

解法一:枚举法(部分展示逻辑)

  • 第一项必为 0。
  • 若前两项为 (0,0),后续可能性较多;若前两项为 (0,1),则第三项必为 0。
  • 列举所有满足条件的数列:
  1. 0,0,0,0,1,1,1,1
  2. 0,0,0,1,0,1,1,1
  3. 0,0,0,1,1,0,1,1
  4. 0,0,0,1,1,1,0,1
  5. 0,0,1,0,0,1,1,1
  6. 0,0,1,0,1,0,1,1
  7. 0,0,1,0,1,1,0,1
  8. 0,0,1,1,0,0,1,1
  9. 0,0,1,1,0,1,0,1
  10. 0,1,0,0,0,1,1,1
  11. 0,1,0,0,1,0,1,1
  12. 0,1,0,0,1,1,0,1
  13. 0,1,0,1,0,0,1,1
  14. 0,1,0,1,0,1,0,1 共计 14 个。

解法二:公式法(卡特兰数) 该数列特征完全符合卡特兰数的定义。当 时,不同的数列个数为:

故选 C

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 知识背景:卡特兰数是组合数学中常见的一类数列,常出现在括号匹配、不穿过对角线的网格路径、多边形三角剖分等模型中。
  • 易错提醒:枚举时容易漏掉中间部分的限制。例如 0,0,1,1,1,0,0,1 就不合要求,因为前 5 项中 1 的个数(3个)超过了 0 的个数(2个)。
  • 结论总结:对于这类“任意时刻 A 不少于 B”的计数问题,优先考虑卡特兰数模型。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 变式思考:若 ,则个数为 个。
  • 知识关联:在坐标系中,这可以看作是从 走到 ,每次只能向右(代表0)或向上(代表1)走一步,且路径不能经过直线 上方的点。

🔗【关联脉络】

Multi column