组合数的奇偶性如何判断高中学子提问,要结果,更要过程!

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  • [编辑本段]定义

    公式P是指排列,从N个元素取R个进行排列(即排序).(P是旧用法,现在教材上多用A,Arrangement)

    公式C是指组合,从N个元素取R个,不进行排列(即不排序).

    组合数的奇偶性判定方法为:

    结论:

    对于C(n,k),若n&k == k 则c(n,k)为奇数,否则为偶数.

    证明:

    利用数学归纳法:

    由C(n,k) = C(n,k-1) + C(n-1,k-1);

    对应于杨辉三角:

    1

    1 2 1

    1 3 3 1

    1 4 6 4 1

    ………………

    可以验证前面几层及k = 0时满足结论,下面证明在C(n-1,k)和C(n-1,k-1) (k > 0) 满足结论的情况下,

    C(n,k)满足结论.

    1).假设C(n-1,k)和C(n-1,k-1)为奇数:

    则有:(n-1)&k == k;

    (n-1)&(k-1) == k-1;

    由于k和k-1的最后一位(在这里的位指的是二进制的位,下同)必然是不同的,所以n-1的最后一位必然是1

    .

    现假设n&k == k.

    则同样因为n-1和n的最后一位不同推出k的最后一位是1.

    因为n-1的最后一位是1,则n的最后一位是0,所以n&k != k,与假设矛盾.

    所以得n&k != k.

    2).假设C(n-1,k)和C(n-1,k-1)为偶数:

    则有:(n-1)&k != k;

    (n-1)&(k-1) != k-1;

    现假设n&k == k.

    则对于k最后一位为1的情况:

    此时n最后一位也为1,所以有(n-1)&(k-1) == k-1,与假设矛盾.

    而对于k最后一位为0的情况:

    则k的末尾必有一部分形如:10; 代表任意个0.

    相应的,n对应的部分为:1{*}*; *代表0或1.

    而若n对应的{*}*中只要有一个为1,则(n-1)&k == k成立,所以n对应部分也应该是10.

    则相应的,k-1和n-1的末尾部分均为01,所以(n-1)&(k-1) == k-1 成立,与假设矛盾.

    所以得n&k != k.

    由1)和2)得出当C(n,k)是偶数时,n&k != k.

    3).假设C(n-1,k)为奇数而C(n-1,k-1)为偶数:

    则有:(n-1)&k == k;

    (n-1)&(k-1) != k-1;

    显然,k的最后一位只能是0,否则由(n-1)&k == k即可推出(n-1)&(k-1) == k-1.

    所以k的末尾必有一部分形如:10;

    相应的,n-1的对应部分为:1{*}*;

    相应的,k-1的对应部分为:01;

    则若要使得(n-1)&(k-1) != k-1 则要求n-1对应的{*}*中至少有一个是0.

    所以n的对应部分也就为 :1{*}*; (不会因为进位变1为0)

    所以 n&k = k.

    4).假设C(n-1,k)为偶数而C(n-1,k-1)为奇数:

    则有:(n-1)&k != k;

    (n-1)&(k-1) == k-1;

    分两种情况:

    当k-1的最后一位为0时:

    则k-1的末尾必有一部分形如:10;

    相应的,k的对应部分为 :11;

    相应的,n-1的对应部分为 :1{*}0; (若为1{*}1,则(n-1)&k == k)

    相应的,n的对应部分为 :1{*}1;

    所以n&k = k.

    当k-1的最后一位为1时:

    则k-1的末尾必有一部分形如:01; (前面的0可以是附加上去的)

    相应的,k的对应部分为 :10;

    相应的,n-1的对应部分为 :01; (若为11,则(n-1)&k == k)

    相应的,n的对应部分为 :10;

    所以n&k = k.

    由3),4)得出当C(n,k)为奇数时,n&k = k.

    综上,结论得证!