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概率论的基础

  我们在这里限于讲述排列组合概要。
  假设有n个不同元素,它们的差别表现在某些特征的差异上,例如编号或下标不同。由n个元素取出k个元素按一定顺序进行排列,叫做由n个元素选k个的选排列或部分排列。
  如果两个排列至少含一个不同元素,或者虽然它们的元素相同,但排列的顺序不同,则认为两个排列不同。
  现在看一个简单的例子:假设一学生的书包有下列物品:钢笔(a),铅笔(b),直尺(c),圆规(d),和橡皮(e),现在让该生接连取出两件物品。以(x,y)表示两件物品的排列,其中。表示取到的第一件物品,而y表示第二件。那么,有下列20种可能的情形:
    (a,b)    (b,a)    (c,a)    (d,a)    (e,a)
    (a,c)    (b,c)    (c,b)    (d,b)    (e,b)
    (a,d)    (b,d)    (c,d)    (d,c)    (e,c)
    (a,e)    (b,e)    (c,e)    (d,e)    (e,d)
    在这些排列中,有的元素相同,但顺序不同(例如第一行的前两个排列,最后一行的最后两个排列);有的元素也不相同(例如第一行的最后两个排列)。
    在上面的例子中,我们用直接列举一切可能排列的方法求出了选排列数。然而在一般的场合,这样的列举法在技术上难以实现。自然希望有一个一般公式,根据它来求n个元素选k个排列的选排列总数。Pnk表示这个选排列数。
    Pnk=n(n—1)…(n—k+1)
    由n个元素选n个的选排列叫做n个元素的全排列。由上式可见一切可能全排列的数为pnn=n(n一1)…2·1
    全排列数习惯上记作n!(n的阶乘)。
    n个不同元素中任意pnn=n(n一1)…2·1一组叫做由n个元素选k个元素的组合。两个组合只要有一个不同元素,就认为它们是不同组合。
    以c!表示由n个元素选k个的不同组合的总数,简称组合数。

    现在举几个利用组合数计算随机事件的概率的例子。
    [例]住在同一宿舍的五个人,每天早晨抽签决定一个人去为大家买早餐。问第一、第二、第三、第四和第五个抽签者,哪一个抽中去买早餐的概率最大?
    假设五支签上只有一支上刻有特殊标记“*”。五个人按顺序抽签,五个签的每一种排列是一种结局,总共有5!种不同结局。我们现在求顺序第k个抽签者抽到带“*”签的概率Pk(k=l,2,3,4,5)。一切带“*”的签出现在第k次抽签的结局都是有利于该事件的结局,这样的结局共有4!种。因此
    Pk=等={(k=1,2,3,4,5)
  结果此概率的值与抽签的先后顺序无关。例如,最后一个抽中的概率也是1/5。