組合數學 排列組合基本問題總結
1. 從n個不同元素中允許重複地選取r個元素的組合數是C(n+r-1,r)
證明思路:採用劃歸轉化的思想,將可重組合轉化為無重組合,證明的一般思路:
1. 先設出一組有序序列
2. 對該序列進行變換
3. 將變換後的序列轉化為在一個區間裡求無重組合。
證明過程:
2. 可重排列
3. 可重組合與方程解的個數的對應關係
設n個盒子放的數量分別為 x1,x2,x3.....xn。那麼滿足 x1+x2+x3+x4+....xn=r(xi>=q)
為了轉化為我們熟悉的x1+x2+x3...=d(xi>=1),我們需要做一些變化
設yi=xi-q+1,那麼 yi>=1,
y1+y2+y3....=r-n*q+n(yi>=1)
這樣就轉化成了n個數,每個數大於等於1,問最後和為 r-n*q+1的解有多少個,問題就變成了n個盒子去分r-n*q+1個球的問題,採用隔板原理即可。r-n*q+n-1個空,插n-1個隔板即可。
最後答案:C(n+(r-nq)-1,r-nq)
4. 相關組合恆等式的證明
(1) C(n, r)=C(n-1,r)+C(n-1,r-1)
證明方式:任選一個數 c,那麼從n個數裡面選r個數,只有兩種情況,第一,包含c,第二不包含c。
包含c,那麼剩下去n-1個裡面選 r-1個即可
不包含c,那麼去n-1個裡面選r個即可。
所以,原式得證
(2) C(n,l)C(l,r)=C(n,r)C(n-r,l-r)
證明方式:左式:班級共n位同學,選出l位班委,班委中選出r位為核心;
右式:先從n個同學中選出r個核心,再從剩下的n-r中選剩下的l-r班委
(3) C(n+r+1,r) = C(n+r,r) + C(n+r-1,r-1)+… + C(n+1,1)+C(n,0).
證明方式:和第1題非常類似,考慮包含1個,2個....r個的情況
(1)組合中不含a1,從a1以外的(n+r)個元素取r個元素,組合數:C(n+r,r);
(2)組合中含a1,不含a2,從除a2外的(n+r-1)個元素取(r-1)個元素:組合數 C(n+r-1,r-1); … (i)組合數中含a1,a2,…,ai-1,但不含ai,則從(n+r+1-i)元素中取(r-(i-1))個元素,組合數:C(n+r-i+1,r-i+1);
(r)組合數中含a1,a2,…,ar, 只有這一種情形 C(n,0)。
由加法原理,得證。
(4) C(m+n,r)=C(m,0)C(n,r)+C(m,1)C(n,r-1)+ …+C(m,r)C(n,0)
證明思路:考慮用m個藍色乒乓球,n個紅色乒乓球來證明。
5. 二項式定理