对于某些组合恒等式,有时其左右两边所表示的意义都不易看出,但是如果根据组合数的特点仔细分析,或对原式进行一些适当的变形,往往可以巧妙地构造一个组合问题做为模型,证明就可化难为易.

例5证明C1n+2C2n+3C3n+…+nCnn=n2n-1.

分析:注意,原式左端等价于C11C1n+C12C2n+…+C1nCnn,这里C1iCin可表示先在n个元素里选i个,再在这i个元素里选一个的组合数,可设一个班有n个同学,选出若干人(至少1人)组成一个代表团,并指定一人为团长.把这种选法按取到的人数i分类(i=1,2,…,n),则选法总数即为原式左端.今换一种选法,先选团长,有n种选法,再决定剩下的n-1人是否参加,每人都有两种可能,所以团员的选法有2n-1种.即选法总数为n2n-1种.显然两种选法是一致的.

这里应注意2n的意义,并能用组合意义证明?ni=0Cin=2n.

例6证明

C1n+22C2n+32C3n+…+n2Cnn=n(n+1)2n-2.

分析:本题左边与例5左边类似,不同的是例5左边为?ni=1iCin,而本题为?ni=1i2Cin.只要在例5构造的模型中加上同时还要选一个干事,并且干事和团长可以是同一个人,即可符合原式左边.对原式右边我们可分为团长和干事是否是同一个人两类情况.若团长和干事是同一个人,则有n2n-1种选法;若团长和干事不是同一个人,则有n(n-1)2n-1种选法.所以,共有n2n-1+n(n-1)2n-2=n(n+1)2n-2种选法.

例7证明

(C1n)2+2(C2n)2+3(C3n)2+…+n(Cnn)2=nCn-12n-1.

分析:注意到(Cin)2=CinCn-in,可设一个班有n个男生与n个女生,在这2n个学生中选n个同学(至少有1名男生)组成一个代表团,并指定其中一名男生为团长,按选出的男生人数i(i=1,2,…,n)分类,这一类有iCinCn-in=i(Cin)2种选法,总的选法有?ni=1i(Cin)2种.原式右边的组合意义是明显的,即直接在n个男生中选一名团长,有n种选法,再从剩下的2n-1人中选出n-1人为团员,共有nCn-12n-1种选法.

上一页
下一页
阅读全文