关于组合数的问题? 10
当n固定时,m取从0到n,得到的一系列组合数,就是n次二项式展开后的系数数列;
当n从1开始依次取各个正整数,再将按上述方式得到的组合数数列并排,就得到杨辉三角;
二项式系数的性质早已证明:
对称性:对每个n得到的一列系数,以中间系数为基点,两边的系数分别对称;
增减性:先增后减,中间最大,两端最小;
所以:
最小值:C(0,n)=C(n,n)=1;
最大值:C(n/2,n);——n为偶数;
C((n-1)/2,n)=C((n+1)/2,n);n——为奇数;
至于你要的证明过程,数学家怎么证的我不知道,但根据公式是可以证明的:
C(m,n)=n!/((n-m)!m!);
在此,n是常数,n!也就是常数了;所以关键在分母上。
关于乘法,有这样一个性质:周长相等的矩形中,正方形的面积最大。其原理就是:
“和固定不变”的两个正数相乘,在两数相等时积最大;
类似地,现在我们要讨论阶乘相乘的性质:
和固定不变的两个自然数的“阶乘”相乘,在两数相等(至少是差最小)时积“最小”;
证明:
我们都知道,所谓阶乘,就是从1连续乘到这个数。对于(n-m)和m,它们的阶乘的乘积,最终将是n个数的乘积。所以,结果的大小就取决于参与乘法运算的数的大小。
设x=n/2;n固定时,x也固定不变(x可能是小数);
因为(n-m)+m≡n,所以在数轴上,这两个数:要么都等于x;要么分别落在x的两侧;
那么参与最终的乘法运算的n个数,不管重复与否,必然有的小于x,有的大于x。因为总个数固定,所以:
小于x的数越多,大于x的数就越少;反之亦然。
并且不难发现:
当m确定时,大于或小于x的数的个数及大小也就确定了;
当m不同时,大于x的数的“个数”也必然不同;所以:
最终乘积的大小,完全取决于大于x的数的个数;——这是解题关键;
设大于x个的数的个数为k;那么不难算出:
k≈|(n-m)-m|/2=|(n/2)-m|=|x-m|;
用“约等于”是考虑到x为小数时的情况;其实严格来说k应该上述结果“向上取整”,即:
结果为整数时,保持不变;
结果为小数时,取其整数部分再加1;
不管怎样,上式都证明了以下性质:
m与x(即n的中间位置)越接近,最终乘积就越小;反之:
m与x越远离,最终乘积就越大;
——这就是阶乘乘法的性质。
最后,因为上述阶乘乘积是做“分母”的,所以变化规律恰好反过来:
m越接近n的中间位置,组合数越大;反之:
m越接近n的两端位置,组合数越小;
"当m不同时,大于x的数的“个数”也必然不同;所以:最终乘积的大小,完全取决于大于x的数的个数"这句话不太懂。能不能详细说一下?为什么m不同,个数不同?为什么与小于x的数的个数无关?
其实我给出的不是严格的证明方法,那需要定义很多符号。我只是给了一个笼统的、直观的证明思路。看下图:
不难看出:
(1)所谓n!其实就是数轴的在以下区间上,各个整数的乘积:
蓝色区间+紫色区间+绿色区间;——————————————————①
而我们最终所求的y=m!·(n-m)!;对应的区间则是:
2个蓝色区间+紫色区间;—————————————————————②
因为蓝色区间总是与绿色区间等长,所以我说:
①和②中,参与乘积的数字的“总个数”是恒等的。
(2)当m≠(n-m)时,它们必然分居x的两侧;因二者对于n是对称的,我们不妨假设m<(n-m)。而所谓紫色区间的长度,其实就是这两个数的差;所以,当二者相等时,紫色区间消失。
(3)m越大(即越靠近x),蓝色区间就越长、紫色区间就越短——而且紫色区间是从两端同时缩短的;比较上面两图:
对于我们关心的部分,排除两图都有的区间外:
蓝色区间增加的部分是:[m,m′];(该区间在图1中出现1次,在图2中出现2次)
紫色区间减少的部分是:[n-m′,n-m];
显然,这两个区间等长;且前者中每个元素都小于x,而后者每个元素都大于x,所以,显然后者的乘积大于前者。即:增加的部分,小于减少的部分;那么:图1对应的最终结果必然大于图2。即:
m(以及:n-m)越靠近x,结果就越小。
我说“当m不同时,大于x的数的“个数”也必然不同”,是指:m变化时,紫色区间必然变化;而这种变化的结果之一就是:大于x的数的变化;
我说“最终乘积的大小,完全取决于大于x的数的个数”,这个说法可能不太严格。因为m的变化还会产生第二个结果:小于x的数的变化;——即:蓝色区间的变化;并且这两种变化对乘积的影响总是相反的。
但是,由于参与相乘的数不管是增加还是减少,它们的个数总是相等的;而且:大于x的数的变化,对乘积的影响,必然超过小于x的数的影响。所以我的这种说法,从结果上看也没错。