隔板法

隔板法(又稱插板法)是组合数学中一種基礎計數方法,主要用於解決將 n 個相同元素分配至 k 個不同容器的組合問題。
該方法可進一步轉化為求解不定方程整數解個數的問題,並可與母函数結合,處理更一般的分配與計數模型。

隔板法与插空法的原理一样。

例子
现在有10个球,要放进3个盒子里
:●●●●●●●●●●

隔2个板子,把10个球被隔开成3个部份
:●|●|●●●●●●●●、●|●●|●●●●●●●、●|●●●|●●●●●●、●|●●●●|●●●●●、●|●●●●●|●●●●、●|●●●●●●|●●●、......

如此类推,10个球放进3个盒子的方法总数为\binom {10-1}{3-1}=\binom {9}{2}=36

n个球放进k个盒子的方法总数为\binom {n-1}{k-1}

问题等价于求x_1+x_2+...+x_k=n的可行解数,其中x_1,x_2,...,x_k为正整数。

空盒子推广
现在有10个球,要放进3个盒子里,并允许空盒子。考虑10+3个球的情况:

:●|●|●●●●●●●●●●●、●|●●|●●●●●●●●●●、●|●●●|●●●●●●●●●、●|●●●●|●●●●●●●●、●|●●●●●|●●●●●●●、......
每个盒子的球都被拿走一个,得到一种情况,如此类推:
:||●●●●●●●●●●、|●|●●●●●●●●●、|●●|●●●●●●●●、|●●●|●●●●●●●、|●●●●|●●●●●●、......

n个球放进k个盒子的方法总数(允许空盒子),等同於n+k个球放进k个盒子的方法总数(不允许空盒子),即\binom {n+k-1}{k-1}

问题等价于求x_1+x_2+...+x_k=n的可行解数,其中x_1,x_2,...,x_k为非负整数。

\binom {n+k-1}{k-1}也是(a_1+a_2+...+a_k)^n展开式的项数\sum_{n_1+n_2+...+n_k=n} 1

参见
*组合数
*多项式定理
*整数分拆

参考资料

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