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combinatorics难度:中级combinatoricscounting
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组合zǔhé

combination
4 分钟阅读
更新于 2025-11-02
已完成

核心概念

组合是指从nn

个不同元素中选取mm

个元素(mnm \leq n

),且不考虑元素排列顺序

关键特征

  1. 顺序无关:相同元素以不同顺序排列仍视为同一组合
  2. 不重复:每个元素最多使用一次
  3. 选择:从nn

个元素 (mnm \leq n

) 中mm

选取 个

与排列的区别

  • 排列:有顺序,{A,B,C}\{A, B, C\}

{B,A,C}\{B, A, C\}

不同

  • 组合:无顺序,{A,B,C}\{A, B, C\}

{B,A,C}\{B, A, C\}

相同

组合公式

n$$m

个不同元素中取 个元素的组合数,记为CnmC_n^m

(nm)\binom{n}{m}

C(n,m)C(n,m)

理解过程

Cnm=AnmAmm=n!m!(nm)!C_n^m = \frac{A_n^m}{A_m^m} = \frac{n!}{m!(n-m)!}

  • 先排列: Anm=n!(nm)!A_n^m = \frac{n!}{(n-m)!}

  • 消除内部顺序: Amm=m!A_m^m = m!

  • 结果:Cnm=Anmm!=n!m!(nm)!C_n^m = \frac{A_n^m}{m!} = \frac{n!}{m!(n-m)!}

组合的性质

1. 对称性

Cnm=CnnmC_n^m = C_n^{n-m}

含义:从mm

中取nn

个 = 从nmn-m

中取 nn

个### 2. 帕斯卡恒等式

Cnm=Cn1m1+Cn1mC_n^m = C_{n-1}^{m-1} + C_{n-1}^m

含义:包含特定元素 + 排除特定元素

3. 特殊情况

-Cn0=1C_n^0 = 1

(不选元素,单向选择) -Cn1=nC_n^1 = n

(选单个元素,nn

种选法) -Cnn=1C_n^n = 1

(全选元素,单向选择)

4. 二项式求和

Cn0+Cn1+Cn2++Cnn=2nC_n^0 + C_n^1 + C_n^2 + \cdots + C_n^n = 2^n

(从 中选任意个nn

元素的总选法)

计算技巧

技巧1:利用对称性

C10098=C1002=100×992=4950C_{100}^{98} = C_{100}^{2} = \frac{100 \times 99}{2} = 4950

技巧2:帕斯卡

C53=C42+C43=6+4=10C_5^3 = C_4^2 + C_4^3 = 6 + 4 = 10

恒等式### 技巧3:通过消去法简化

C83=8!3!5!=8×7×63×2×1=56C_8^3 = \frac{8!}{3! \cdot 5!} = \frac{8 \times 7 \times 6}{3 \times 2 \times 1} = 56

CSCA练习题

[例题1] 基础(难度 ★★☆☆☆)

计算C73C_7^3

解法

**

C73=7!3!4!=7×6×53×2×1=35C_7^3 = \frac{7!}{3! \cdot 4!} = \frac{7 \times 6 \times 5}{3 \times 2 \times 1} = 35

答案**:

---3535

[例题2] 中级(难度 ★★★☆☆)

从10名男生和8名女生中选取5人组成团队,要求至少包含2名女生。有多少种选法?

解法

情况分析

情况1:2女3男:

**C82C103=28×120=3360C_8^2 \cdot C_{10}^3 = 28 \times 120 = 3360

情况2**:3女2男:

**C83C102=56×45=2520C_8^3 \cdot C_{10}^2 = 56 \times 45 = 2520

情况3**:4女1男:

**C84C101=70×10=700C_8^4 \cdot C_{10}^1 = 70 \times 10 = 700

情况4**:5女0男:

**C85=56C_8^5 = 56

答案**: 3360+2520+700+56=66363360 + 2520 + 700 + 56 = 6636

常见误区

❌ 误区1:混淆组合与排列

错误:用Cn5C_n^5

排列5人排队

正确:排队有顺序,应使用An5A_n^5

❌ 误区2:忽略情况分析

错误:直接计算"至少2名女生"

正确:分情况处理:2女、3女、4女、5女

与排列

Anm=Cnm×m!A_n^m = C_n^m \times m!

Cnm=Anmm!C_n^m = \frac{A_n^m}{m!}

的关系

学习要点

  1. 理解本质:组合忽略顺序

  2. 掌握公式Cnm=n!m!(nm)!C_n^m = \frac{n!}{m!(n-m)!}

  3. 牢记性质:对称性、帕斯卡恒等式

  4. 分情况分析:"至少"、"至多"需分情况处理

  5. 区分排列:判断顺序是否重要


💡 考试要点:组合是组合数学核心,CSCA必考!约占计数题60%。分情况分析与容斥原理是必备技巧。