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[日常闲聊] 扔硬币与杨辉三角

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发表于 2020-3-6 19:25:06 | 2020-3-6 19:27编辑
这是我在闲着没事算概率的时候发现的。
        那么先举个简单的例子:有两枚硬币,给每枚硬币标号(表示每个硬币与其它硬币是不一样的)。假设某个硬币正面向上记为1,反面向上记为0。那么投掷这两个硬币的情况有以下几种:

(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)

        总结一下,就可以发现,0个正面的情况有1种,1个正面的情况有2种,2个正面的情况有1种。【1,2,1】
        如果再加一枚硬币,这三枚硬币一抛,可能的情况有以下几种:

(0,0,0),(0,0,1),(0,1,0),(0,1,1),(1,0,0),(1,0,1),(1,1,0),(1,1,1)【其实感觉上讲就是在用二进制来排……】

        总结一下,就可以发现,0个正面的情况有1种,1个正面的情况有3种,2个正面的情况有3种,3个正面的情况有1种。【1,3,3,1】
        再加一枚硬币,这四枚一起抛。为了表示方便,我将不再套括号,仅用位数来表示硬币序号:

0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111

        总结一下,就可以发现,0个正面的情况有1种,1个正面的情况有4种,2个正面的情况有6种,3个正面向上的情况有4种,4个正面向上的情况有1种。【1,4,6,4,1】
        在算到这儿的时候我就发现这个数列好像很熟悉……于是我联系上了杨辉三角。然后我又继续验证了一下,一直验证到7枚硬币同时抛的情况,发现这些结果完全和杨辉三角一行一行吻合。
        当然,在后来的验算中,我不得不使用P(m,n)这个东西了,所以即使你们给我讲排列数,我也是能一知半解的。话说我以前还似乎因为C(4,8)而吃过杀拉兄和天马的亏吧。
        直到现在我还是不知道这种排列数是怎么和杨辉三角建立联系的。
        我也在试图顺着杨辉三角的性质往下剖这个问题,然后又想了几个递推方法来解决这个问题(但是实践的时候才发现没那么容易)。不过我也仍然能发现一点结果,比如说:

        在原来有n个硬币的前提下,0个正面向上的情况只有1种。现在又加了一枚硬币,如果这枚加进来的硬币是正面向上,那么它在原来的这一串数字结果(00000……0)里面一共有n+1个可以插入的位置(每个0的前面和最后一个0的后面),于是在一共n+1个硬币的情况下,1个正面向上的情况有n+1种。把这个结论变形一下就能得出:在一共N(N为正整数)枚硬币同时抛的情况下,1个正面向上的情况有N种。

        但是这种证明方式只能证明到1个正面向上的情况。如果是2枚硬币正面向上的话,这种插入的算法就比较繁琐(C(m,n)照样得用,但是搞不好要用容斥原理?反正我没试过,估计也没那么容易算出来)。不管了,看着办吧。如果谁知道怎么算的话,也可以告诉我。这样一来,我就不用在这个问题上犯愁了。
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发表于 2020-3-6 19:28:11
这种东西是我算不来的
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发表于 2020-3-6 20:05:28 | 2020-3-6 22:42编辑
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发表于 2020-3-6 20:37:03
引用
直到现在我还是不知道这种排列数是怎么和杨辉三角建立联系的。
想要"把两个东西联系起来",首先你得知道这俩是啥东西.
这个排列数,你已经说了.但是杨辉三角..其实你并没有说..
所以..我们不妨选择定义这种排列数作为杨辉三角的定义.
你看,定义之后,自然就有联系了.
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发表于 2020-3-6 20:48:26


嘛....如果你是选择"用上一行每组相邻数的和前后补1得到后一行"的定义的话..
想联系起来,换句话说就是证明你给出的排列数符合这个定义.
这包括一部分给定的和另一部分相加得到的.

首先,不管有多少硬币全正和全反都只有一种方法,所以把你的排列数排起来的每行首尾确实是1.

其次,对于那个相加的规律,换成你的模型的话来说,就是
引用
(n+1)个硬币中出现(k+1)个正面的排列数,等于n个硬币中出现(k+1)个正面的排列数,加上n个硬币中出现k个正面的排列数.
(为方便表述就把这三种排列分别称为ABC吧.)
简单来讲就是作个双射.
记X是其中一个特定的硬币.

对于每个A排列,把X去掉后,显然,
要么X是反面并且剩下的n个硬币是B排列,
要么X是正面并且剩下的n个硬币是C排列.

反之,对每个B排列,添加一个反面硬币X就可以得到X是反面的A排列,
对每个C排列,添加一个正面硬币X就可以得到X是正面的A排列.

所以,把A按X的正反分成两部分后,两部分分别与BC对应.
当然数量也是一样的.

所以A的数量=B的数量+C的数量.
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发表于 2020-3-6 20:57:35
假设一共m个硬币,全部投掷出去,有n个正面向上,那么可以看做是从m个硬币中选n个为正面向上。那么求组合数C(m,n)就可以了
补充:杨辉三角、二项式系数、组合,他们之间联系很紧密的,可以去查一下相关知识(高二会学的)
发表于 2020-3-7 16:08:38 | 发自安卓客户端
和多项式关系也很紧,建议也看一下多项式吧,顺便学一下母函数
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