重复组合公式及其证明方法

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        重复组合(combination with repetition)是一种特殊的组合,从n个不同元素中可重复地选取m个元素,不管其顺序合成一组,称为从n个元素中取m个元素的可重复组合。两可重复组合相同,当且仅当所取的元素相同且同一元素所取的次数相同。

定理1 从 n 个不同的元素每次取出 r 个元素的允许重复的组合总数为:

                                              H_{n}^{r} = C_{n+r-1}^{r}


这个公式的证明有很多种方法,这里只选取最容易理解的方式进行证明:

证明如下:
把n种元素当成n个顺序摆放的盒子,r是r个完全相同的球,这样从n种元素中有重复取r个元素的方法就转化成,把r个同质球放入n个盒子的方法

为什么可以这样呢,想想,把一个球放到第i个盒子就相当于从n种元素中我们取的第i种元素,如果有多个球放在第i个盒子中,相当于从n个元素中重复了取了第i种元素

空间中n+1条‘|’把空间分成n个盒子

举个例子n=6,也就是6个盒子
                                          |       |       |        |        |        |        |

那么我们往里面放球用  ’ * ' 表示
则有
| ∗∣∗∗∗∗∣∣∗∗∗∣∣∗∣
我们发现
除去两边边界的 |
实际的摆放方法就是 n-1 个 |  和  r 个  *  的不同摆放方式

所以共有  n+r-1 个位置
我们从中选择r个位置即可

因此得到公式

C_{n+r-1}^{r}



 

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