一个数学问题,兼新功能展示

这可以看作是一个测试帖,虽然同时也是一个数学帖,嗯嗯。

问题是这样的——
  假定总共有N个字符,其中字符A出现P次,字符B出现Q次,组合AB出现X次,求完全随机的状态下这种情况出现的概率。

这里分母很容易求:

总可能数

问题在于分子,也就是P个A、Q个B中有X个AB组合的情况,要如何给出。

在直接求出分子前,我们来看另外一个问题——

N个字符中有P个A和Q个B,不构成AB组合的情况有多少中?

这个问题的直觉解答是这样的(回头给一个非直觉解答,也可以从这个直接解答的答案来倒推):
  这种情况的数量等于A彼此不相邻且不构成AB组合的情况,有一个AA且不构成AB组合的情况,有两个AA且不构成AB组合的情况,等等等等,以及有AAA且不构成AB组合的情况,等等等等,求和在一起。
  之所以要给这个思路,完全是为了配合新功能展示……

其中,后面的所有项都可以通过第一项构造出来,而第一项则为:


A不和A与B相连的情况

  其中,第一行的第一项是A不在最后一个的情况,第二项是A在最后一个的情况。思路就是将A和任何B以外的东西看作一个整体,于是N个字符就变成了N-P个字符,问题就成了从N-P个字符中任意选择P个和Q个作为A和B。对于A在末尾的也采用同样的思路。
  接着,在求和项中,后面的部分就是在这一项的基础上,修改为在共N-t个字符中有P-t个A和Q个B,且A和A不相连,也不构成AB组合。接着,将那移出的t个A任意放在这里参加选择的p-t个A上,就可以构成有多个A相连的情况了,从而上述求和就成了:


最后的求和结果

  这个结果换一个思路理解,就是这样的:
Paste_Image.png

  这个式子对应的思路就是这样的:
  我们在N个字符中取出P个作为A,然后剩下的里面选择Q个作为B。然后,在这个情况下,将P个留作后用的放回,取出Q个B之前的空格不放A,在剩下的里选择A。
  是不是很简单?

这就是原题中X=0时的解中的分子。
  而,对于X不为0的情况,可以通过这个结果做一个变换来得到——
  假定现在有N-X个字符,其中P-X个A和Q-X个B,且没有任何A和B构成AB组合。在这个情况下,我们在不是A或B的N-P-Q+X个字符中选择X个,作为AB组合,这样得到的就是只有X个AB别的A和B不构成AB的情况,从而答案就是:


最后作为答案的分子

从而,题目的答案就有了:


最终结果

哈哈,作为测试帖,是不是发现数学公式很多呀?
  由此我们也发现,QQ还是有好处的,就是ctrl+alt+a可以截取屏幕部分内容,用来这样做公式很爽哦~~~~

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