公式记号

$$ P(A \cap B) = P(AB) $$

 

事件独立性

独立 (Independent) 和两两相互独立 (Pairwise independent)

记有事件 $$A_1、A_2、…、A_m$$ ,若事件 $$A_1、A_2、…、A_m$$ 独立:

$$ P(A_1 \cap A_2 \cap … \cap A_m) = P(A_1)P(A_2)…P(A_m) $$

若事件 $$A_1、A_2、…、A_m$$ 两两相互独立:

$$ P(A_i \cap A_j) = P(A_i)P(A_j), for\ any \ 1 \le i, j \le m $$

注意

事件 $$A_1、A_2、…、A_m$$ 独立比事件 $$A_1、A_2、…、A_m$$ 两两相互独立的条件更强,即使事件 $$A_1、A_2、…、A_m$$ 两两相互独立,事件 $$A_1、A_2、…、A_m$$ 也不一定独立,即公式 $$(3)$$ 成立,公式 $$(2)$$ 也不一定成立。

例子

抛两次骰子,记第一次抛出正面为事件 $$A$$ ,记第二次抛出正面为事件 $$B$$ ,记两次抛出得到相同的面为事件 $$C$$ ,事件 $$A、B、C$$ 两两相互独立,但是事件 $$A、B、C$$ 并不独立:

$$ P(A \cap B) = P(A \cap C) = P(B \cap C) = \frac{1}{4} $$

$$ P(A \cap B \cap C) = \frac{1}{8} $$

 

多项式系数与分堆、分配问题

多项式系数

问题定义

设有 $$n \geq 1$$ 个不同的物品, $$r$$ 个不同的人,把 $$n_i$$ 个物品分给第 $$i$$ 个人, $$\sum_i^r n_i = 1$$ ,且 $$n_i \geq 0,for \ any \ i$$ ,有多少种分配方法 ?

解决方法

假设有 $$c$$ 种分配方法,$$n$$ 件物品共有 $$n!$$ 种排列方法,考虑每一个划分 $$n_i$$ ,每一个划分共有 $$n_i!$$ 种排列方法,可得下列等式:

$$ c*n_1!n_2! \cdots * n_r! = n! $$ 所以,得到分配方法有

$$ c = \frac{n!}{n_1!n_2! \cdots * n_r!} $$ 公式 $$(7)$$ 即为多项式系数。

 

分堆问题

问题定义

将若干物品分为若干部分,有多少种分法 ?

例子

将 $$7$$ 名运动员分为 $$3$$ 组,比例为 $$2:2:3$$ ,有多少种不同的分法 ?

解决方法

$$ N = \frac{\binom{7}{2} \binom{5}{2} \binom{3}{3}}{\mathrm{A}_2^2} $$

除以 $$\mathrm{A}_2^2$$ 是为了减去分配比例相同的分配方法中的重复的项。

 

分配问题

问题定义

将若干物品按比例分给不同人,有多少种分法?

例子

将 $$12$$ 支笔按照 $$2:2:2:3:3$$ 的比例分给 $$A、B、C、D、E$$ 5个人,有多少种分法 ?

解决方法

$$ N = \binom{12}{2} \binom{10}{2} \binom{8}{2} \binom{6}{3} \binom{3}{3} $$

分给不同的人即不同的排列是不同的分配方法,不需要用除法减去重复排列的数量。

若改为分堆问题

将 $$12$$ 支笔按照 $$2:2:2:3:3$$ 的比例为 $$5$$$ 份,有多少种分法 ?

$$ N = \frac{\binom{12}{2} \binom{10}{2} \binom{8}{2} \binom{6}{3} \binom{3}{3}}{\mathrm{A}_3^3 \mathrm{A}_2^2} $$

其中 $$\mathrm{A}_3^3$$ 为 $$2:2:2$$ 的部分的重复数量, $$\mathrm{A}_2^2$$ 为 $$3:3$$ 的部分重复的数量。