組合

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組合數學,一個的元素的組合是一個子集S的一個k-組合是S的一個有k個元素的子集。若兩個子集的元素完全相同並順序相異,它仍視為同一個組合,這是組合和排列不同之處。

對於有n個元素的集S,當中k-組合的數目表示為二項式係數C(n, k)。

  1. 計算從有n個元素的集S中,選取k個不同元素組成的有序列的方法的數目,即是k的排列的數目,P(n,k)。
  2. 計算同樣的k個元素不同排列的數目,P(k,k)。這就是它們在上面的重複出現的次數。排列的數目除以每種組合重複出現的次數,就得到C(n,k):
 {n \choose k} = \frac{P(n,k)}{P(k,k)}

根據P(n,k)的定義:

 P(n,k) = \frac{n!}{(n-k)!}
 {n \choose k} = \frac{n!}{k! \cdot (n-k)!} .

[编辑] 有重复的组合

如果我们选出一个元素以后,把这个元素重新放回集合S中(使这个元素在以后的选择中可以被重新选中),得到不同结果的个数为有重复的组合。其值有下面的公式给出:

 {n+k-1 \choose k} = \frac{(n-1+k)!}{k! \cdot (n-1)!} = \frac{n(n+1) \cdots (n+k-1)}{k!}

解释如下:想象有n + k个盒子排成一排。排除掉第一个盒子,我们在其中任意选取k个盒子作为空盒子。然后把1到n个集合中的元素依次放在剩下的盒子里面。如果某个元素被尾随了M个连续的空盒子,那么我们就把这个元素选取M次。这样,每种选取空盒子方法就对应了一个有重复的选择元素的方法。于是,其总数为 {n+k-1 \choose k}

[编辑] 参见