สร้างคำจากอักษร P,P,P,A,A,A,T,T,T โดยไม่คำนึงถึงความหมายโดยที่ตัว P ต้องไม่ติดกัน และตัว T ต้องไม่ติดกันได้กี่วิธี
,
เนื่องจากมีกลุ่มของอักษรที่ห้ามติดกันถึงสองกลุ่ม เราจึงใช้นิเสธธรรมดาๆ ช่วยคำนวณไม่ได้
ดังนั้นเราจะแบ่งขั้นตอนการจัดเรียงเป็น 2 ขั้นตอนตามลำดับต่อไปนี้
- จัด AAA สามตัว กับกลุ่มของ P ลงไปก่อน
- จัด T ลงไปแทรกระหว่างสิ่งที่เรียงไว้แล้ว
โดยเราจะแบ่งกรณีตามกลุ่มของ P ในขั้นตอนที่ 1 นั่นคือเราจะจัดกลุ่มของ P ต่างกันดังนี้
- (PTPTP) ติดกันสามตัวโดยมี T แทรกอยู่เพื่อไม่ให้ P ติดกันเอง
- (PTP) แยกกับ P
- P ไม่ติดกันเลย
,
กรณีนี้เราจะเรียงของทั้งหมด 4 อย่าง คือ (PTPTP) ซึ่งนับเป็นก้อนเดียว และ A, A กับ A
จะเห็นว่าเป็นการเรียงของ 4 อย่างที่มี A ซ้ำกัน 3 ตัว ซึ่งจะได้จำนวนวิธีเท่ากับ
4!3!=4 วิธี
เพื่อความเข้าใจ เราสามารถเขียนทั้ง 4 วิธีให้เห็นชัดๆ ดังนี้
- (PTPTP)AAA
- A(PTPTP)AA
- AA(PTPTP)A
- AAA(PTPTP)
จากนั้นเราจะเห็นว่าแต่ละวิธีจะมี T ยังไม่ได้เรียงลงไปเหลืออยู่อีก 1 ตัว ซึ่งเราสามารถเลือกวาง T ตัวสุดท้ายลงไปได้ 5 ตำแหน่งดังรูป
ดังนั้นกรณี (PTPTP) นี้ สามารถสร้างคำได้ทั้งหมดเท่ากับ 4×5=20 คำ
,
กรณีนี้เราจะใช้วิธีวาง AAA สามตัวลงไปก่อน โดยเว้นช่องว่างระหว่าง A ทั้งสามตัวไว้ จากนั้นนับตำแหน่งระหว่าง A ทั้งสามตัวรวมหัวท้ายได้ทั้งหมด 4 ตำแหน่งดังรูป
จากนั้นให้ (PTP) เลือกตำแหน่งที่จะลงไประหว่าง A ทั้งสามก่อน ซึ่งสามารถเลือกได้ 4 วิธี
เมื่อ (PTP) ได้ตำแหน่งใดไปแล้ว ก็ต้องตัดตำแหน่งนั้นทิ้งไป(เพราะเราไม่ต้องการให้ P ติดกัน) เหลือตำแหน่งสำหรับ P ได้เลือกลงอีกเพียง 3 วิธี
หลังจาก (PTP) กับ P ได้ลงไปแทรกอยู่ระหว่าง A เรียบร้อยแล้วจะมีตัวอย่างลักษณะการจัดเรียงดังแผนภาพ
A(PTP)APA
เราจะได้ของ 5 อย่าง(นับ (PTP) เป็น 1 อย่าง) ที่เรียงเสร็จแล้ว จึงเหลือที่ว่างให้นำ T อีกสองตัวที่เหลือมาแทรกกลางได้อีก 6 ช่องรวมหัวท้ายด้วยดังรูป
จากนั้นเราจึงให้ PP สองตัวที่เหลือ เลือกลงในตำแหน่งเหล่านี้ จาก 6 ตำแหน่งเลือกมา 2 ตำแหน่ง ได้ \displaystyle\binom{6}{2} วิธี
สาเหตุที่เลือกลงพร้อมกันแบบ \binom{6}{2} ก็เป็นเพราะว่า P\,P ทั้งสองตัวเหมือนกันทุกประการ ซึ่งต่างจากขั้นตอนที่แล้วที่ (PTP) กับ P นั้นต่างกัน
เมื่อนำจำนวนวิธีจากทั้งสามขั้นตอนมาคูณกัน จะได้ว่ากรณีนี้มีทั้งหมด
\begin{eqnarray*} 4\times 3\times \binom{6}{2} &=& 4\times 3 \times \frac{6!}{4!2!}\\ &=& 4\times 3 \times \frac{6\times 5}{2} \\ &=& 180\text{ คำ} \end{eqnarray*}
,
เริ่มต้นจากเรียง A\,A\,A สามตัวลงไปก่อน จากนั้นนับตำแหน่งระหว่าง A ทั้งสามตัวรวมหัวท้ายได้ 4 ตำแหน่ง แล้วเลือกให้ P สามตัวเลือกตำแหน่งลง
จาก 4 ตำแหน่งเลือกมา 3 ได้ \displaystyle\binom{4}{3}=4 วิธี
จะเห็นว่าเราใช้วิธีเลือกตำแหน่งมาลง ไม่ใช้การเลือกตำแหน่งลงทีละตัวด้วยเหตุผลเดียวกัน คือ P\,P\,P สามตัวเหมือนกันทุกประการ
ซึ่งสามารถแสดงให้เห็นได้ทั้ง 4 วิธีดังนี้
- PAPAPA
- PAPAAP
- PAAPAP
- APAPAP
ถึงตอนนี้เรามีของ 6 อย่างที่เรียงเรียบร้อยแล้ว เมื่อนับช่องว่างระหว่างของทั้ง 6 รวมหัวท้ายได้ 7 ตำแหน่งดังรูป
จากนั้นเลือกช่องว่างเหล่านี้มา จาก 7 ช่องเลือกมา 3 ช่อง เพื่อให้ T\,T\,T สามตัวที่เหลือลงไปแทรกได้ \displaystyle\binom{7}{3} วิธี
กรณีเมื่อนำจำนวนวิธีจากทั้งสองขั้นตอนมาคูณกันจะได้คำทั้งหมด
\begin{eqnarray*} 4\times \binom{7}{3} &=& 4\times \frac{7!}{4!3!}\\ &=& 4\times \frac{7\times6\times5}{3\times2}\\ &=& 140\text{ คำ}\\ \end{eqnarray*}
,
จะเห็นว่าทั้งสามกรณีไม่มีการนับซ้ำกันเลย เราจึงนำจำนวนคำทั้งสามกรณีมาบวกกัน
ดังนั้นจำนวนคำจากการเรียง PPPAAATTT โดยที่ไม่มี P ติดกันเลย และไม่มี T ติดกันเลยได้ทั้งหมด
20+180+140 = 340\text{ คำ}