组合数学初步公式推导

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作为一名数论小白,今天不得不正面刚一下组合数学了。

先来推导一波公式 (太弱了)

这篇博客写给自己,如果有人看,

也和你分享下我自己的理解

排列数公式

先来说一下什么是排列

初赛书上的定义

排列:从n个不同元素中,任取m个元素(m<=n),

按照一定顺序排成一列,

叫做从n个元素中,取出m个元素的一个排列。

排列数:从n个不同元素中取出m(m<=n)个元素的所有排列的个数

排列数公式:

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

下面进行推导

思考:我们有n个数,要选m个数,组成各种排列。

现在在你心中想象有m个位置,,,

对于第一个位置,我们有n个数可以放

对于第二个位置,我们就只剩n-1个数可以放了

对于第三个位置,我们只剩n-2个数可以放

. . . . . . . . . . . . . . . . .

对于第m个位置,我们就只剩n-m+1个数可以放

所以有

A^{m}_{n} = n (n-1) (n-2) (n-3) .......* (n-m+1)

A^{m}_{n}=\frac{n* (n-1)* (n-2)* (n-3)* .......* (n-m+1)*(n-m)*(n-m-1)*.....*4*3*2*1}{(n-m)*(n-m-1)*.....*4*3*2*1}

即有

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

组合数公式

为什么我先讲排列再讲组合呢,,当然是有道理的

也来说下什么是组合

又来一波一本通初赛篇的定义

组合:从n个不同元素中,任取m(m<=n)个元素并成一组

叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合

现在想一下

组合数和排列数的区别在哪

区别就在于

两个排列相同,当且仅当元素必须相同!且!排列的顺序必须完全相同!

而从组合数定义可知,如果两个组合中的元素完全相同,不管元素顺序如何,都是相同的!

组合数公式

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

观察组合数公式和排列数的公式

显然,他们的区别在于

组合数公式的分母多了个m!

想一下为什么会这样?

先讨论一个子问题

对于m个数,他们的全排列方案数

显然为m!

这和组合数又扯上了什么联系呢?

设n个数中选m个数的组合数为X

排列数为Y

把定义记清楚!

令X=3;

令这三个组合为a1,a2,a3

Y相对于X而言

显然Y>=X

对于每个子组合a

Y之所以>=X

是因为Y可以对每个子组合进行排列!

例如 子组合 1 2 3

而这三个数对X的贡献为1(他们只是一种组合)

而我们对这三个数搞个全排列

1 2 3

1 3 2

2 1 3

3 1 2

3 2 1

2 3 1

发现他们对Y的贡献为6(不同的顺序可以增大贡献)

及增大为 3!(3的阶层)

所以有

X = 1+1+1(前面说了令组合数为3)

*Y = 1 m! + 1 m! + 1 m!(其中每一个1代表一个组合)**

x = y / m!

用人话说,

就是组合数X中的每一个子组合,做个全排列的方案数相加,就是排列数

dalao看到这里心想(这么显然的问题你讲那么久)

所以有

C^{m}_{n}=\frac{A^{m}_{n}}{m!}

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