2024-09-25

Kombinatorik

Binomialsatsen

För n∈Z+, x,y variabler

(x+y)n=∑k=0n(nk)xk∗yn−k

Exempel:

(2+3)2=∑k=02(2k)2k∗32−k=(20)20∗32−0+(21)21∗32−1+(22)22∗32−2=9+12+4=25

Hjälpsats

(n+1k+1)=(nk)+(nk+1)

För n∈Z+ och p∈(0,1) gäller ∑k=0n(nk)pk∗(1−p)n−k=(p+1(1−p))n=1n=1

Beräkna för n∈Z+, ∑k=0n(nk)

Alt 1: Sätt x=y=1 i binomialsatsen:

(1+1)n=∑k=0n(nk)1k∗1n−k=∑k=0n(nk)

Exempel:

På hur många sätt kan 7 lika bollar placeras i 4 boxar?

Enklare exempel

Om ej lika (de alla går att särskilja) finns det 47 sätt. För varje boll finns det 4 val av lådor och vi väljer 7 gånger för 7 bollar.

Lösning

För lika bollar tänk på bollarna i en följd.
Att dela in de i 4 lådor är detsamma som att bestämma 3 avgränsningar mellan bollarna:
••|•••|••|

Det är ekvivalent med att placera ut 10 objekt (7 bollar och 3 avgränsningar) vilket ges av (103)=120

Allmänt gäller att n lika objekt kan fördelas i k "lådor" på (n+k−1k−1) sätt.

Lådprincipen

n saker ska placeras i m "lådor". Om n>m måste det finnas minst en låda med fler än 1 sak i.

Formellt

L="mängden av lådor som vi har"
n∈Z∧n<|L|
"n saker delas in i lådorna L"⟹∃l∈L,"saker i l">1

Inklusion-exklusion principen

Ai∩Aj=∅∀i,j∈N⟹|⋃i=1nA1|=∑i=1n|A1||⋃i=1nAi|=∑i=1n|Ai|−∑i,j;i<j|Ai∩Aj|+∑i,j,k;i<j<k|Ai∩Aj∩Ak|−⋯±∑i,…

Plugga hemma