计数与概率基础(容斥、有重复元素的全部排列、可重复选择的全排列、杨辉、二项式定理、欧拉函数)

本文介绍了容斥原理在解决集合交并问题中的应用,探讨了有重复元素的全排列计算方法,并讲解了杨辉三角和二项式定理。此外,还详细阐述了欧拉函数如何确定与给定数互素的数的数量,提供了两种计算欧拉函数的方法。

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1、容斥原理。

如果班里有15个人喜欢物理,10个人喜欢英语,16个人喜欢数学,那么班里面有多少个人呢?

10+16+15显然是错的,因为存在一个人既喜欢物理也喜欢英语,那么就把这些重复加的人的数量给剪掉。

也就是减去既喜欢物理又喜欢英语的人,既喜欢英语又喜欢数学的人,既喜欢数学又喜欢物理的人,这样就把刚才多加进去的人全部剪掉了,

可是这样既喜欢英语又喜欢数学又喜欢英语的这么一个人,他在这次剪的过程剪了2次,那么就再把喜欢3个科目的人加起来,这就是容斥原理。

也就是|A∪B∪C|=|A|+|B|+|C|-|A∩B|-|B∩C|-|C∩A|+|A∩B∩C|。

2、有重复元素的全排列。

给定k个元素,其中第i个元素有ai个,求全排序个数。

令所有n i 之和为n,再设答案为x。首先做全排列,然后把所有元素编号,其中第s种元素
编号为1~n s (例如,有3个a,两个b,先排列成aabba,然后可以编号为a 1 a 3 b 2 b 1 a 2 )。这样
做以后,由于编号后所有元素均不相同,方案总数为n的全排列数n!。根据乘法原理,得到
了一个方程:n 1 !n 2 !n 3 !…n k x!=n!,移项即可。

也就是先全部都包括在里面,然后把重复的去除。

3、有重复选择的组合。

杨辉三角

二项式定理。

C(K,N)=K/(N-K+1)C(K-1,N)。可以想想为什么有这个公式。

然后可以根据这个公式递推出C(K,N)。

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