排列组合怎么计算 C下n上m计算公式

2025-01-1009:35:36综合资讯0

上一期习题答案解析:

当面临一个任务,若存在多种不同的方案去完成它,且每个方案中又有若干种不同的方法(不同方案中的方法互不重叠),设第i种方案所含方法数为m_i,那么完成此任务的总方法数遵循的是

我们称此为分类加法计数原理(Classification Addition Counting Principle)。

如果任务需经历n个步骤来完成,且每个步骤均拥有不同数量的可选方法(前一步骤的选择不影响后续步骤),每一步的方法数设为n_i,那么任务完成的总方法数为

这被我们定义为分步乘法计数原理(Step-by-Step Multiplication Counting Principle)。

现在来探究一个问题:从n个独特的元素中选出m个并排列成序列,这样的方法数是多少?

在排列的过程中,我们将元素逐一置入位置,每一步的方法数依次给出。根据分步乘法计数原理,这样的排列方法数为

我们把这个表达式称为排列数(Arrangement),标记为P(n, m)或n_permutation。

对于数列而言,当其元素满足特定的排列关系时,我们使用阶乘符号来表示这种关系。即,当……满足一定条件时,我们称此为数列的阶乘(Factor),记作……

接下来得到的结论即为排列数公式。

为了使阶乘运算在0时也有意义,我们设定了特定的规则。

不难验证阶乘的递推公式。

当m=n时,递推公式成立,因此我们对m的补充定义是合理的。

现在我们再来看另一个问题:从n个不同元素中选出m个作为一个整体来考虑,这样的组合方式有多少种?

我们知道m个元素的全排列有m!种方式。若将这m个元素视为一个整体,则组合的数目为

我们将这个表达式称为组合数(Combination)。值得注意的是,从n个不同元素中选出m个元素后,自然还剩下n-m个元素,它们之间的关系可以表示为……

上述等式利用组合数公式可以轻易证明。

我们注意到从n个不同元素中选m个元素的过程也可以分为两个步骤:第一步是从前n-1个元素中选m个;第二步同样是从前n-1个元素中选m-1个后再加入第n个元素。基于此,我们有以下推论:

证明完毕。

还有一个疑问:组合数通常以分数的形式出现,它是否一定是自然数呢?

例3.2.3.1问题:求证某式子。

证明过程如下(根据m的不同值分类讨论):

(1) 当……时,结论成立。

(2) 当……时,我们使用数学归纳法来证明。

结论成立。

习题解答:

[1] 部分资料将排列数记作P_n^m或P(n, m),取自英文permutation的翻译。

[2] 部分资料中组合数的表示方式为C(n, m)或nC_m。