組合數學之排列組合(筆記)


定義

組合數

\(C_n^m=\frac{n!}{m!(n-m)!}\)

排列

\(A_n^m=\frac{n!}{(n-m)!}\)

二項式定理

\((a+b)^n=\sum_{i=0}^{n}\binom{n}{i}a^{n-i}b^i\)

\(\binom{n}{k}+\binom{n}{k-1}=\binom{n+1}{k}\)

\((x_1+x_2+...+x_t)^n= \sum_{n_1+n_2+...n_t=n}\binom{n}{n_1n_2...n_t}x_1^{n_1}x_2^{n_2}...x_t^{n_t}\)

\(\sum\binom{n}{n_1n_2...n_t}=t^n\)

多重集

多重集的組合數

\(S的全排列個數為\frac{n!}{\prod_{i=1}^k n_i!}=\frac{n!}{n_1!n_2! \cdots n_k!}\)

多重組合數(多重集的排列數)

\(\binom{n}{n_1,n_2,\cdots,n_k}=\frac{n!}{\prod_{i=1}^{k}n_i!}\)

\(\binom{n}{m}=\binom{n}{m,n-m}\)

公式

\(x_1+x_2+\cdots+x_k=r的非負數整數解的數目\)

結論:\(\binom{r+k-1}{k-1}\)

從1~n中選k個數,兩兩不相鄰的組合有幾種

結論:\(\binom{n-k+1}{k}\)

n封信放在編號不同的地方有幾種方法

結論:\(f(n)=(n-1)(f(n-1)+f(n-2))\)

圓排列的公式\(Q_n^n*n=A_n^n=>Q_n=\frac{A_n^n}{n}=(n-1)!\)

部分圓排列:\(Q_n^r=\frac{A_n^r}{r}=\frac{n!}{r*(n-r)!}\)

組合數性質|二項式推論

1.對稱性:\(\binom{n}{m}=\binom{n}{n-m}\)

2.遞推式:\(\binom{n}{k}=\frac{n}{k}\binom{n-1}{k-1}\)

3.楊輝三角公式表達:\(\binom{n}{m}=\binom{n-1}{m}+\binom{n-1}{m-1}\)

4.二項式定理特殊情況取a=b=1時得到\(\sum_{i=0}^n\binom{n}{i}=2^n\)

5.二項式定理的特殊情況取a=1,b=-1時得到\(\sum_{i=0}^{n}(-1)^i\binom{n}{i}=[n=0]\)

6.拆組合數的式子\(\sum_{i=0}^m\binom{n}{i}\binom{m}{m-i}=\binom{m+n}{m}\)

7.上述特殊情況n=m時,\(\sum_{t=0}^n\binom{n}{i}^2=\binom{2n}{n}\)

8.(3)對應多項式函數求導\(\sum_{i=0}^ni\binom{n}{i}=n2^{n-1}\)

9.多項式函數求導證明\(\sum_{i=0}^ni^2\binom{n}{i}=n(n+1)2^{n-2}\)

10.組合式意義證明\(\sum_{l=0}^{n}\binom{l}{k}=\binom{n+1}{k+1}\)

11.定義證明\(\binom{n}{r}\binom{r}{k}=\binom{n}{k}\binom{n-k}{r-k}\)

12.斐波那契數列\(\sum_{i=0}^{n}\binom{n-i}{i}=F_{n+1}\)

13.組合分析\(S=a_1,a_2,a_3,...,a_{n+1}\)的k+1子集數\(\sum_{l=0}^{n}\binom{l}{k}=\binom{n+1}{k+1}\)


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