ต้องการเขียนจำนวนที่มีหกหลัก ABCDEF ซึ่ง A,B,C,D,E,F∈{1,2,3,⋯,9} โดยที่ตัวเลขสามารถซ้ำกันได้ A+B=14 และ C−D>D−E>E−F>0 จะสร้างได้ทั้งหมดกี่จำนวน
,
จากข้อมูลที่โจทย์บอกว่าสามารถใช้ตัวเลขซ้ำได้ (บางครั้งถ้าโจทย์ไม่บอกว่าซ้ำได้หรือไม่ ก็ให้หมายความว่าซ้ำได้นะครับ) และเงื่อนไขของ A+B=14 กับ C−D>D−E>E−F>0 ไม่ได้มีความเกี่ยวข้องกันเลยระหว่างกลุ่ม A,B กับกลุ่ม C,D,E,F ดังนั้นสองกลุ่มนี้สามารถคำนวณแยกกันเป็น 2 งานแล้วใช้กฎการคูณนำจำนวนวิธีของแต่ละกลุ่มมาคูณกันได้
พิจารณาเงื่อนไขของ C,D,E,F เป็นรายตัว โดยเริ่มจากอสมการ C−D>D−E>E−F>0 เราจะพบว่าแต่ละผลต่างจะต้องมากกว่าศูนย์ด้วยกันทั้งนั้น
C−D>0D−E>0E−F>0
เมื่อย้ายข้างตัวแปรที่ติดลบไปด้านขวาของอสมการทั้งสาม จะได้
C>DD>EE>F
ซึ่งจะได้ลำดับความมากว่ากันของ C,D,E และ F จากการนำอสมการทั้งสามมาต่อกัน ดังนี้
C>D>E>F
,
จากสมการ A+B=14 และ A,B∈{1,2,3,⋯,9} เราจะต้องแบ่ง A กับ B ซึ่งที่ต้องบวกกันได้ 14
เริ่มจาก 14 แบ่งให้ A มากที่สุดที่เป็นไปได้ ก็จะได้
A=9 ซึ่งจะเหลือ B=5 เพราะว่าต้องบวกกับ 9 แล้วได้ 14
จากนั้นค่อยๆ ลด A ลง จาก 9 เหลือ 8
A=8 ซึ่งจะเหลือ B=6
ลด A ลง และเพิ่ม B ขึ้นอีกครั้ง
A=7 ซึ่งจะเหลือ B=7
กรณีนี้จะได้ A=B=7 เท่ากัน แต่เนื่องจากโจทย์ไม่ได้กำหนดว่า A กับ B ใครต้องมากกว่าใคร เราจึงสามารถลด A และเพิ่ม B ต่อไปได้เรื่อยๆ
A=9จะเหลือB=5A=8จะเหลือB=6A=7จะเหลือB=7A=6จะเหลือB=8A=5จะเหลือB=9A=4จะเหลือB=10เป็นไปไม่ได้
เมื่อลด A มาถึง A=4 จะเหลือ B=10 ซึ่งจะไม่เป็นไปตามเงื่อนไข B∈{1,2,3,⋯,9} แล้ว
ดังนั้นเราจึงได้จำนวนกรณีที่ A กับ B เป็นไปได้เพียงแค่ 5 กรณีเท่านั้น
,
เราจะพิจารณา C,D,E,F จากเงื่อนไข C>D>E>F,C−D>D−E>E−F>0 และ C,D,E,F∈{1,2,3,⋯,9} โดยเราจะเขียน C,D,E,F และ C−D,D−E,E−F ดังแผนภาพต่อไปนี้
โดยที่ตัวเลขสีฟ้าด้านบนเป็นผลต่างของตัวเลขในวงสีดำด้านล่างพอดี เช่น
จากแผนภาพข้างบนจะได้ว่า CDEF=9875 โดยมี C−D=1,D−E=1 และ E−F=2 ซึ่งไม่สอดคล้องกับเงื่อนไขที่ว่า C−D>D−E ดังนั้นตัวเลขชุดในแผนภาพด้านบนนั้นใช้ไม่ได้
กรณีที่ 1
เราจะเริ่มจากกรณีที่ง่ายที่สุดโดยที่ให้ F ซึ่งเป็นตัวที่น้อยที่สุดเป็น F=1 แล้วใช้ผลต่าง E−F น้อยที่สุดที่เป็นไปได้ คือ E−F=1 ทำให้ E ต้องมากกว่า F อยู่ 1 นั่นคือ E=F+1=1+1=2
จากนั้นค่อยๆ เพิ่มผลต่างชุดถัดมา คือ D−E=2 เพราะว่าจะเท่ากับ 1 ไม่ได้ มิเช่นนั้นจะไปเท่ากันกับ E−F ซึ่งถือว่า D−E ไม่มากกว่า E−F ตามข้อกำหนดของโจทย์ เมื่อ D−E=2 จะได้ D=E+2=2+2=4 และทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จะได้ชุดตัวเลขกรณีแรก คือ CDEF=7421 ตามลำดับ ดังแผนภาพ
จะเห็นว่า C>D>E>F และ C−D>D−E>E−F>0 ตามเงื่อนไขที่ต้องการ
กรณีที่ 2-3
จากนั้นเราจะค่อยๆ เพิ่มค่าของ C ขึ้นทีละ 1 โดยวิธีนี้จะทำให้ผลต่างของ C−D จะยังคงมากที่สุดในบรรดาผลต่างทั้งหมด ซึ่งจะสอดคล้องกับเงื่อนไขที่เราต้องการ ก็จะได้มาอีก 2 กรณีตามแผนภาพด้านล่างนี้
ซึ่งจะได้ CDEF=8421 และ CDEF=9421 ตามลำดับ
หากเราเพิ่ม C ในลักษณะเดิมต่อไป จะทำให้ได้
ซึ่งไม่สามารถนำมาใช้ได้เพราะ C=10∉{1,2,3,⋯,9}
กรณีที่ 4
เนื่องจากไม่สามารถเพิ่ม C อีกต่อไปได้แล้ว แต่เราสามารถที่จะเพิ่ม D ขึ้นจาก 4 เป็น D=5 แทนได้ ดังแผนภาพ
ซึ่งจะได้ CDEF=9521 ตามลำดับ
กรณีที่ 5
ก่อนหน้านี้เราเริ่มที่ F มีค่าน้อยที่สุดที่เป็นไปได้ คือ F=1 เราจะเริ่มเพิ่มค่าของ F ขึ้นเป็น F=2 แล้วให้ผลต่าง C−D>D−E>E−F มีค่าน้อยที่สุดที่เป็นไปได้ คือ 3>2>1 ตามลำดับดังแผนภาพ
ซึ่งจะได้ CDEF=8532 ตามลำดับ
กรณีที่ 6
จากนั้นเราก็เพิ่มค่าของ C ขึ้นเป็น C=9 เหมือนก่อนหน้านี้
ซึ่งจะได้ CDEF=9532 ตามลำดับ
กรณีที่ 7
ขั้นถัดไปเราไม่สามารถเพิ่ม C ขึ้นได้อีกแล้ว และไม่สามารถเพิ่ม D ขึ้นได้เช่นกัน ดังนั้นจึงเริ่มต้นเพิ่มค่า F เป็น F=3
ซึ่งจะได้ CDEF=9643 ตามลำดับ
รวมทั้งหมดมี CDEF ที่เป็นไปได้เพียง 7 กรณีเท่านั้น กรณีอื่นๆ ไม่ว่าจะเพิ่มลดตัวใด ก็จะไม่สอดคล้องกับเงื่อนไขอีกแล้ว โดย CDEF ที่เป็นไปได้เรียงตามลำดับ มีดังนี้
- 7421
- 8421
- 9421
- 9521
- 8532
- 9532
- 9643
,
อย่างที่กล่าวไปในขั้นตอนแรกว่า ความเป็นไปได้ของกลุ่ม AB กับกลุ่ม CDEF นั้นเป็นอิสระต่อกัน (ไม่ขึ้นต่อกันเลย) ดังนั้น จำนวน ABCDEF ที่เป็นไปได้ทั้งหมดจึงสามารถคำนวณโดยใช้กฎการคูณดังนี้
n(ABCDEF)=n(AB)×n(CDEF)=5×7=35