Summary -「Combinatorics」2
对于 Newton Expansion,式子本身的证明其实无甚可翻新的花样,但是题还是很有意思的。比如 codeforces - 1332E Height All the Same 这个。
首先给出几个性质:每个 cell 上的数字奇偶性才是需要关注的;如果 n×m 为奇数,永远有解;如果 n×m 为偶数,当 ∑∑ai,jmod2 为偶数时有解。应该都不需要证明。
奇数的答案不赘,我们可以写出偶数的答案式子:i=0∑⌊2nm⌋a2ibnm−2i(2inm),a,b 分别是 [l,r] 中偶 / 奇的数量。然后你注意这个式子长得很像 Newton Expansion 的形式,容易构造出答案为 2(a+b)nm+(a+b)nm。
我们来看几个一般的组合恒等式。
- (kn)=kn(k−1n−1);
- (kn)=(k−1n−1)+(kn−1);
- k=0∑nk(kn)=n2n−1;
- k=0∑nk2(kn)=n(n+1)2n−2;
- l=0∑n(kl)=(k+1n+1)⟹k=0∑n(kr+k)=(r+1r+n+1)=(nr+n+1);
- (kn)=(−1)k(kk−n−1);
- k=0∑m(−1)k(kn)=(−1)m(mn−1);
- (rn)(kr)=(kn)(r−kn−k);
- k=0∑r(km)(r−kn)=(rm+n);(Vandermonde Convolution)
我们一个一个的来看。
- 这个我无法找到除了代数解释以外的方法来诠释它的含义;
- 经典的 Pascal's Formula,组合意义即钦定一个物品不选。适用场景很多,经常反过来用;
- 带权变下项求和,考虑这样的组合意义:在 n 个物品中选出 k 个,再从这 k 个物品中选出一个组成 1-tuples 的方案数。对应到 r.h.s.,反过来钦定 1-tuples,然后计算系数。
- 同理,组合意义即在 n 个物品中选出 k 个,再从这 k 个物品中可重地选出两个物品组成无序 2-tuples 的方案数。对应到 r.h.s.,反过来钦定 2-tuples,再考虑系数。需要分类讨论,当选出的物品不相同,为 n(n−1)2n−2,当相同时,为 n22n−1,加在一起即 n(3n−1)2n−2。
- 变上项求和,考虑 n+1 个物品,每次钦定第 1,2,…,n+1 个不选,左右两式即相等,例题 codechef - CSEQ Count Sequences。
- 这个式子我理解不能,但是运算有封闭性,再算一次可以变回去。
- 用式 6,得 k=0∑m(−1)k(kn)=k=0∑m(kk−n−1)=k=0∑m(k−n−1) 🕊。
- 组合意义:{an} 的 r-subsets 的 k-subsets 数,r.h.s. 即在 {an} 中选出 k-subsets,再在 an∖k-subsets 中选 r−k-subsets。
- l.h.s. 和 r.h.s. 的意义都是 {am+n} 的 r-subsets 数。
来看一些题。