排列组合
1. 计数原理
1.1 加法原理
定义 加法原理 又称为 分类计数原理。完成一个任务可以有 类办法, 代表第 类方法的数目。那么完成这件事共有 种不同的方法。
1.2 乘法原理
定义 乘法原理 又称为 分步计数原理。完成一个任务需要分 个步骤, 代表第 个步骤的不同方法数目。那么完成这件事共有 种不同的方法。
2. 排列组合基础
本节 与 均为自然数,自然数被定义为大于等于 的整数。
2.1 排列数
定义 从 个不同元素中,任取 个元素按照一定的顺序排成一列,叫做从 个不同元素中取出 个元素的一个 排列。
定义 从 个不同元素中取出 个元素的所有排列的个数,叫做从 个不同元素中取出 个元素的 排列数,用符号 (或者是 )表示。
根据乘法原理,对于 有排列数公式
推导
可以将这个过程看做需要 个步骤的任务,第一步可以选 个,第二步可以选 个,以此类推,第 步可以选 个,故得到公式 。
定义 全排列,当 时,所有元素都参与排列,其排列数为
规定:在不引起歧义的情况下,名词 排列、组合 与 排列数、组合数 的含义对应一致。
2.2. 组合
定义 从 个不同元素中,任取 个元素组成一个集合,叫做从 个不同元素中取出 个元素的一个 组合。
定义 从 个不同元素中取出 个元素的所有组合的个数,叫做从 个不同元素中取出 个元素的 组合数。用符号 来表示。
对于 有组合数公式
如何推导
可以理解为排列的去重过程,排列是有序的而组合是无序的。
计算排列数可以得到 ,进行去重,每次重复的数量即为 的全排列,除以 即为结果。
组合数也被称为 二项式系数。组合数也通常记为 ,读作 选 。
LaTeX
使用 LaTeX 符号 \binom{n}{m}
和 \dbinom{n}{m}
来表示组合数,如 和 。
特别地,规定当 时,。
组合数常见的性质:
其证明和更多的性质可以阅读 组合恒等式。