1.1

Подсчёт и комбинаторные тождества

[6/67%]
Показать
LaTeX
Задача 1.1.1
?
(1)

(nk)=(nnk)\binom {n}{k} = \binom {n}{n-k}.

(2)

Найдите сумму (n0)++(nn)\binom {n}{0} + \ldots + \binom {n}{n}.

Задача 1.1.2
?
(1)

Правило Паскаля. (n+1k+1)=(nk+1)+(nk)\binom {n+1}{k+1} = \binom {n}{k+1} + \binom {n}{k}, если 0kn10 \leqslant k \leqslant n-1.

(2)

\begin{Bmatrix} \end{Bmatrix} n+1 \\ k+1 \end{Bmatrix} = (k+1)\begin{Bmatrix} \end{Bmatrix} n \\ k+1 \end{Bmatrix} + \begin{Bmatrix} \end{Bmatrix} n \\ k \end{Bmatrix}. Здесь \begin{Bmatrix} \end{Bmatrix} n \\ k \end{Bmatrix} — количество разбиений nn-элементного множества на kk частей (т.е. непустых подмножеств); разбиения считаются неупорядоченными, т.е. разбиение множества {1,2,3}\{ 1,2,3\} на части {1,2}\{ 1,2\} и {3}\{ 3\} и разбиение того же множества на части {3}\{ 3\} и {1,2}\{ 1,2\} считаются одинаковыми. Ср. с задачей 1.4.7(5).

Числа \begin{Bmatrix} \end{Bmatrix} n \\ k \end{Bmatrix} называются числами Стирлинга второго рода.

Примечание.
?

Числа \begin{Bmatrix} \end{Bmatrix} n \\ k \end{Bmatrix} называются числами Стирлинга второго рода; подробнее о них см., например, [GKP, с.287].

Задача 1.1.3
?
(1)

Во скольких подмножествах множества R11\mathscr {R}_{11} не найдётся двух подряд идущих чисел?

(2)

То же для трёх подряд идущих чисел.

Задача 1.1.4
?
(1)

(nk)=n!k!(nk)!=n(n1)(nk+1)k!\binom {n}{k} = \dfrac {n!}{k!(n-k)!} = \dfrac {n(n-1)\ldots (n-k+1)}{k!}.

(2)

Бином Ньютона. (a+b)n=j=0n(nj)ajbnj(a+b)^n = \displaystyle \sum_{j=0}^{n}\binom {n}{j}a^jb^{n-j}.

Задача 1.1.5

Найдите суммы:

?
(1)

(n0)(n1)++(1)n(nn)\binom {n}{0} - \binom {n}{1} + \ldots + (-1)^n\binom {n}{n};

(2)

(n0)+12(n1)+13(n2)++1n+1(nn)\binom {n}{0} + \dfrac {1}{2}\binom {n}{1} + \dfrac {1}{3}\binom {n}{2} + \ldots + \dfrac {1}{n+1}\binom {n}{n};

(3)

(n1)+2(n2)+3(n3)++n(nn)\binom {n}{1} + 2\binom {n}{2} + 3\binom {n}{3} + \ldots + n\binom {n}{n};

(4)

(nk)+(n+1k+1)++(n+mk+m)\binom {n}{k} + \binom {n+1}{k+1} + \ldots + \binom {n+m}{k+m};

(5)

(n0)2++(nn)2\binom {n}{0}^2 + \ldots + \binom {n}{n}^2;

(6)

(n0)(mk)+(n1)(mk1)++(nk)(m0)\binom {n}{0}\binom {m}{k} + \binom {n}{1}\binom {m}{k-1} + \ldots + \binom {n}{k}\binom {m}{0};

(7)

(2n0)(2n11)+(2n22)+(1)n(nn)\binom {2n}{0} - \binom {2n-1}{1} + \binom {2n-2}{2} - \ldots + (-1)^n\binom {n}{n};

(8)

(2nn)+2(2n1n)+4(2n2n)++2n(nn)\binom {2n}{n} + 2\binom {2n-1}{n} + 4\binom {2n-2}{n} + \ldots + 2^n\binom {n}{n}.

Задача 1.1.6
?
(1)

Найдите k0(n2k)\displaystyle \sum_{k \geqslant 0}\binom {n}{2k}.

(2)

Найдите k0(n4k)\displaystyle \sum_{k \geqslant 0}\binom {n}{4k}.

(3)

Найдите k0(n3k)\displaystyle \sum_{k \geqslant 0}\binom {n}{3k}.

В ответе используйте только целочисленные функции целочисленного аргумента.