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1、.;.组合数公式 编辑 锁定 组合数公式是指从 m 个不同元素中,任取 n(nm)个元素并成一组,叫做从 m 个不同元素中取出n 个元素的一个组合;从m 个不同元素中取出 n(nm)个元素的所有组合的个数,叫做从 m 个不同元素中取出 n 个元素的组合数。用符号 c(m,n)表示。中文名 组合数公式 公式写法 c(m,n)=p(m,n)/n!递推公式 c(m,n)=c(m-1,n-1)+c(m-1,n)应用领域 数学等 目录 1.1 公式 2.2 性质 3.3 递推公式 4.4 算法举例 组合数公式公式 编辑 有时候也表示成:(在旧版本里,排列数的字母写作 P)组合公式的推导是由排列公式去掉重
2、复的部分而来的,排列公式是建立一个模型,从 n个不相同元素中取出 m 个排成一列(有序),第一个位置可以有 n 个选择,第二个位置可以有 n-1 个选择(已经有 1 个放在前一个位置),则同理可知第三个位置可以有 n-2 个选择,以此类推第 m 个位置可以有 n-m+1 个选择,则排列数为 ,而组合公式对应另一个模型,取出 m 个成为一组(无序),由于 m 个元素组成的一组可以有 m!种不同的排列(全排列 ),组合的总数就是 .;.组合数公式性质 编辑 组合数公式递推公式 编辑 c(m,n)=c(m-1,n-1)+c(m-1,n)等式左边表示从 m 个元素中选取 n 个元素,而等式右边表示这一
3、个过程的另一种实现方法:任意选择 m 中的某个备选元素为特殊元素,从 m 中选 n 个元素可以由此特殊元素的被包含与否分成两类情况,即 n 个被选择元素包含了特殊元素和 n 个被选择元素不包含该特殊元素。前者相当于从 m-1 个元素中选出 n-1 个元素的组合,即 c(m-1,n-1);后者相当于从 m-1 个元素中选出 n 个元素的组合,即 c(m-1,n)。组合数公式算法举例 编辑 1、设 15000 件产品中有 1000 件次品,从中拿出 150 件,求得到次品数的期望和方差?2、设某射手对同一目标射击,直到射中 R 次为止,记 X 为使用的射击次数,已知命中率为 P,求 E(X)、D(
4、X)。这两题都要用到一些技巧。我先列出几个重要公式,证明过程中提供变换技巧,然后把这两个题目作为例题。先定义一个符号,用 S(K=1,N)F(K)表示函数 F(K)从 K=1 到 K=N 求和。公式 1:C(M-1,N-1)+C(M-1,N)=C(M,N)公式 1 证明:方法 1、可直接利用组合数的公式证明。方法 2、(更重要的思路)。从 M 个元素中任意指定一个元素。则选出 N 个的方法中,包含这一个元素的有 C(M-1,N-1)种组合,不包含这一个元素的有 C(M-1,N)种组合。因此,C(M-1,N-1)+C(M-1,N)=C(M,N)公式 2:S(K=N,M)C(K-1,N-1)=C(
5、M,N)(M=N)证明:C(M,N)是从 M 个物品中任选 N 个的方法。从 M 个物品中任意指定 M-N 个,并按次序编号为第 1 到第 M-N 号,而其余的还有 N个。则选出 N 个的方法可分类为:.;.包含 1 号的有 C(M-1,N-1)种;不包含 1 号,但包含 2 号的有 C(M-2,N-1)种;。不包含 1 到 M-K 号,但包含 M-K+1 号的有 C(K-1,N-1)种。不包含 1 到 M-N-1 号,但包含 M-N 号的有 C(N,N-1)种不包含 1 到 M-N 号的有 C(N,N)种,而 C(N,N)=C(N-1,N-1)由于两种思路都是从 M 个物品中任选 N 个的方
6、法,因此 S(K=N,M)C(K-1,N-1)=C(M,N)公式 3:S(K=0,N)C(P,K)*C(Q,N-K)=C(P+Q,N)(P,Q)=N)证明:一批产品包含P件正品和Q件次品,则从这批产品中任选N件的选法为C(P+Q,N)。而公式里面的 K 表示选法中正品数量,C(P,K)*C(Q,N-K)表示 N 件产品中有 K 件正品,N-K 件次品的选法。K 从 0到 N 变化时,就包含了所有不同正品、次品数的组合。因此,S(K=0,N)C(P,K)*C(Q,N-K)=C(P+Q,N)公式 4(一种变换技巧):S(K=0,N)K*C(M,K)=S(K=0,N-1)M*C(M-1,K)证明:S
7、(K=0,N)K*C(M,K)=S(K=1,N)K*C(M,K)=S(K=1,N)K*M!/K!/(M-K)!=S(K=1,N)M*(M-1)!/(K-1)!/(M-K)!=S(K=1,N)M*C(M-1,K-1)=S(K=0,N-1)M*C(M-1,K)公式 5(公式 4 的同种)S(K=0,N)K*(K-1)*C(M,K)=S(K=0,N-2)M*(M-1)*C(M-2,K)证明:(类似上式)S(K=0,N)K*(K-1)*C(M,K)=S(K=2,N)K*(K-1)*M!/K!/(M-K)!=S(K=2,N)M*(M-1)*(M-2)!/(K-2)!/(M-K)!=S(K=2,N)M*(
8、M-1)*C(M-2,K-2)=S(K=0,N-2)M*(M-1)*C(M-2,K)公式 4 用于求数学期望,公式 4、公式 5 结合起来可用于求方差。例 1、设 15000 件产品中有 1000 件次品,从中拿出 150 件,求得到次品数的期望和方差?解:(本题利用公式 3、4、5).;.有 K 件次品的概率为:P(K)=C(1000,K)*C(14000,150-K)/C(15000,150)E(X)=S(K=0,150)K*C(1000,K)*C(14000,150-K)/C(15000,150)=S(K=0,149)1000*C(999,K)*(14000,149-K)/C(15000
9、,150)=1000*C(14999,149)/C(15000,150)=10 D(X)=S(K=0,150)(K-10)*(K-10)*C(1000,K)*C(14000,150-K)/C(15000,150)=S(K=0,150)(K*K-K-19*K+100)*C(1000,K)*C(14000,150-K)/C(15000,150)=S(K=0,150)K*(K-1)*C(1000,K)*C(14000,150-K)/C(15000,150)-19*S(K=0,150)K*C(1000,K)*C(14000,150-K)/C(15000,150)+100*S(K=0,150)C(100
10、0,K)*C(14000,150-K)/C(15000,150)=S(K=0,148)1000*999*C(998,K)*C(14000,148-K)/C(15000,150)-19*S(K=0,149)*1000*C(999,K)*C(14000,149-K)/C(15000,150)+100*S(K=0,150)C(1000,K)*C(14000,150-K)/C(15000,150)=1000*999*C(14998,148)/C(15000,150)-19*1000*C(14999,149)/C(15000,150)+100=138600/14999=9.240616041 此题推广形
11、式为:设 M 件产品中有 P 件次品,从中拿出 N 件(N=P),求得到次品数的期望和方差?E(X)=P*N/M D(X)=P*(P-1)*C(M-2,N-2)/C(M,N)+(1-2*P*N/M)*P*C(M-2,N-2)/C(M,N)+(P*N/M)2 例 2、设某射手对同一目标射击,直到射中 R 次为止,记 X 为使用的射击次数,已知命中率为 P,求 E(X)、D(X)。解:射中 R 次,使用的射击次数为 K 次(K=R),则前 K-1 次射中 R-1 次,第 K 次射中了,概率为:P(K)=C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)(以下暂时用 W 表示无穷大)射中 R 次,使用
12、的射击次数可为 R 次、R+1 次.W 次 因此 S(K=R,W)P(K)=1(这是概率的特点)即:S(K=R,W)C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)=1 以上证明的式子是另一个公式,即无论 P,R 是什么数都成立,以下将应用这一公式。E(X).;.=S(K=R,W)K*C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)=S(K=R,W)K*(K-1)!/(R-1)!/(K-R)!*PR*(1-P)(K-R)=S(K=R,W)R*K!/R!/(K-R)!*PR*(1-P)(K-R)=S(K=R,W)R*C(K,R)*PR*(1-P)(K-R)=R/P*S(K=R,W)C(K,R)*
13、P(R+1)*(1-P)(K-R)令 K1=K+1,R1=R+1,则 E(X)=R/P*S(K1=R1,W)C(K1-1,R1-1)*PR1*(1-P)(K1-R1)利用以上公式得 E(X)=P/R D(X)=S(K=R,W)(K-R/P)2*C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)=S(K=R,W)(K*K-2*K*R/P+R*R/P/P)*C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)=S(K=R,W)K*(K+1)-(K+2*K*R/P)+R*R/P/P*C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)=S(K=R,W)K*(K+1)*C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)-S(K=R,W)(K+2*K*R/P)*C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)+S(K=R,W)R*R/P/P*C(K-1,R-1)*PR*(1-P)(K-R)=(推导过程同求 E(X),略)=R(R+1)/P/P-(2*R+P)*R/P/P+R*R/P/P=(1-P)*R/P/P