将 $2$、$3$、$4$、$6$、$8$、$9$、$12$、$15$ 共 $8$ 个数排成一行,使得任意相邻两个数的最大公约数均大于 $1$,则所有可能的排法共有 \((\qquad)\) 种.
A: $720$
B: $1014$
C: $576$
D: $1296$
【难度】
【出处】
2016年全国高中数学联赛辽宁省预赛
【标注】
  • 数学竞赛
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    计数与概率
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    计数与概率
【答案】
D
【解析】
先将 $8$ 个数分成 $3$ 组,$\rm I(2,4,8); \rm II(3,9,15); \rm III(6, 12), I$ 中与 $\rm II$ 中数无公因子,从而易得满足条件的排列一定为:
① 取出 $6$ 和 $12$ 两数以后,剩余数分成 $3$ 部分排列(依次)$\rm I$、$\rm II$、$\rm I$ 或 $\rm II$、$\rm I$、$\rm II$,此时,这 $6$ 个数的排列有 $2 \times 3! \times 3! \times 2 = 144$(种),而 $6$ 和 $12$ 放在不同部分相交的地方有 $2$ 种不同的放法,共有 $2 \times 144 = 288$(种).
② 取出 $6$ 和 $12$ 两数以后,剩余数分成 $2$ 部分排列,$\rm I$、$\rm II$ 或 $\rm II$、$\rm I$,此时,这 $6$ 个数的排列有 $2 \times 3! \times 3!$ 种排列方式,而 $6$ 和 $12$ 若全部在 $\rm I$ 与 $\rm II$ 的交界处,有 $2$ 种排法,否则只有一个在交界处,另一个位置有 $6$ 种选法,因此有\[2\times 3! \times 3! \times(2+2 \times 6)=1008,\]故所求的排法为 $1008+288=1296$(种).
题目 答案 解析 备注
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