• 关于子集数证明的一个延拓


    计数原理:

    完成一件事,有n类办法,在第1类办法中有m1种不同的方法,在第2类办法中有m2种不同的方法,在第n类办法中有mn种不同的方法,那么,完成这件事共有:N=m1+m2+...+mn种不同的方法.

    这个原理,看起来比较的复杂,我尝试通过逻辑符号,来重新定义这个原理,但是未成功,诸君可以去研究下,好了,开始切入正题.

    计数原理又称加法原理,它不仅是推导排列数、组合数计算公式的依据,而且是最基本的思想方法.

    我们通过计数原理来证明二项式定理,如下:

    (a+b)^n=(a+b).(a+b).(a+b)

    把所有的括号都展开,比如(1+x)^n,写成n个(1+x)相乘,如果x次数是k,那么就是从n个括号里面选择k个取x,其它取1,总共有C(n,k)种选法,所以系数是C(n,k).

    证明:

    把这n个式用多项式乘法展开,然后再合并同类项即可.

    含0个b,是从n个式子中找0个式子取b,其他都取a,结果是(C(n,0))a^n
    (注:C(n,0)指从n个元素中取出0个元素的组合数)
    含1个b,是从n个式子中找1个式子取b,其他都取a,结果是(C(n,1))a^n-1.b^1
    含2个b,是从n个式子中找2个式子取b,其他都取a,结果是(C(n,2))a^n-2.b^2
    ...
    含1个b,是从n个式子中找一个式子取b,其他都取a,结果是(C(n,n))b^n

    n项作和,即为二项式的展开式.

    原命题得证.

    我们又通过已证二项式定理来证明集合A中,|P(A)|=2^n,如下:

    |P(A)|=2^n,概念陈述如下:

    一个集合里有n个元素,则它所有子集的数目是2^n,所有真子集数目2^(n-1)(子集除去本身),所有非空子集数目是2^(n-1)(子集除去空集),所有非空真子集数目2^(n-2)(子集除去本身和空集).

    对于这n个元素随便排个序

    第1个元素在或不在子集里,有2种选择
    第2个元素在或不在子集里,有2种选择
    ...
    第n个元素也是有在或不在,有2种选择

    而每个元素的选择都是独立的

    所以,共有2.2....2=2^n种组合
    所以,子集有2^n个

    证明:

    设,集合A中有n个元素,那么:

    子集有0个元素时,有C(n,0)个子集
    子集有1个元素时,有C(n,1)个子集
    子集有2个元素时,有C(n,2)个子集
    子集有3个元素时,有C(n,3)个子集
    ...
    子集有n个元素时,有C(n,n)个子集

    C(n,0)+C(n,1)+C(n,2)+C(n,3)+...+C(n,n)=2^n.

    即,|P(A)|=2^n得证.

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