- •Дискретная математика.
- •1.1.Понятие множества.
- •1.2.Подмножество.
- •1.3.Пример множеств. Пустое и универсальное множества.
- •2.Операции над множествами. Дополнение, обьединение,пересечение,разность,симметрическая разность и прямое произведение множеств.
- •3.Алгебраические свойства операций над множествами - коммутативность, ассоциативность, дистрибутивность, идемпотентность, инволюция, поглощение, нейтральность и законы де Моргана.
- •4.Булев куб и его свойства.
- •7.Выборки элементов с повторениями.
- •5.Основные правила комбинаторики.
- •6.Выборки элементов без повторений.
- •8.Биномиальные коэффициенты и их свойства.
- •Производящие функции
- •Делимость
- •9.Обьединение комбинаторных конфигураций.
- •10.Понятие отношений на множествах и способы их задания.
8.Биномиальные коэффициенты и их свойства.
В математике биномиальные коэффициенты —
это коэффициенты в разложении
бинома
Ньютона
по
степеням x. Коэффициент при
обозначается
или
и
читается «биномиальный коэффициент из
n по k» (или «це из n по k»):
В комбинаторике биномиальный коэффициент интерпретируется как количество сочетаний из n по k, то есть количество всех подмножеств (выборок) размера k в n-элементном множестве.
Биномиальные коэффициенты часто возникают в задачах комбинаторики и теории вероятностей. Обобщением биномиальных коэффициентов являются мультиномиальные коэффициенты.
Производящие функции
Для фиксированного значения n
производящей
функцией последовательности
биномиальных коэффициентов
является:
Для фиксированного значения k
производящей функцией последовательности
биномиальных коэффициентов
является:
Двумерной производящей функцией биномиальных коэффициентов является:
Делимость
Из теоремы Люка следует, что:
нечётен
в
двоичной
записи числа k единицы не
стоят в тех разрядах, где в числе n
стоят нули.некратен простому p в p-ичной записи числа k все разряды не превосходят соответствующих разрядов числа n.
В последовательности биномиальных коэффициентов
:
все числа не кратны заданному простому p
,
где натуральное число m < p;все числа, кроме первого и последнего, кратны заданному простому p
;количество нечётных чисел равно степени двойки (степень двойки равна количеству единиц в двоичной записи числа n);
не может быть поровну чётных и нечётных чисел;
количество не кратных простому p чисел равно
,
где числа
—
разряды p-ичной записи числа n;
а число
—
её длина.
Основные тождества
(правило
симметрии).
(вынесение
за скобки).
(замена
индексов).
Бином Ньютона и следствия
для
.
Это
тождество можно усилить
Свёртка Вандермонда и следствия
(свёртка
Вандермонда).
.
если
—
более общий вид тождества выше.
Другие тождества
—
m-ое гармоническое
число.Мультисекция ряда даёт тождество, выражающее сумму биномиальных коэффициентов с произвольным шагом s и смещением t
в
виде замкнутой суммы из s слагаемых:
Асимптотика и оценки
при
(неравенство
Чебышёва).
,
при
(энтропийная
оценка),
где
—
энтропия.
(неравенство
Чернова).
9.Обьединение комбинаторных конфигураций.
Для формулировки и решения комбинаторных
задач используются различные модели
комбинаторных конфигураций (схем).
Наиболее популярными являются следующие
2 модели:
1. Дано k предметов.
Их нужно разместить по n ящикам так,
чтобы выполнялись заданные ограничения.
Сколькими способами это можно сделать?
2.
Рассмотрим множество функций F: X
Y, где
,
,
.
Без ограничения общности можно считать,
что
,
,
.
Сколько существует функций ^ F,
удовлетворяющих заданным
ограничениям?
Замечание. Все
задачи комбинаторики можно переформулировать
либо на языке “ящиков”, либо на языке
“функций”. В нашем курсе отдадим
предпочтение первой модели.
Далее
рассмотрим различные комбинаторные
конфигурации.
