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由37%原则引发的组合数求和问题求解

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受限于百度贴吧的打字限制,我在本帖中用C[m,n]表示n选m的组合数,A[m,n]表示n选m的排列数,sigma{a,b,f(i)}表示f(a)+f(a+1)+...+f(b)。
问题是:是否能够用代数方法得出:sigma{k, n-1, C[k-1,i-1]/(n-i) }/C[k,n] = k*sigma{k, n-1, 1/i }/n
(下面写的这个问题的背景只是想说明这个式子成立,你也可以不看)
问题的37%原则背景:
假设这片玉米地有N个玉米,数学模型上说,就是先拒掉前面k个玉米,不管这些玉米有多大;然后从第k+1个玉米开始,一旦看到比之前所有玉米都要大的,就毫不犹豫地选择它。在玉米总数n已知的情况下,当k等于何值时,选中最大玉米的概率最大?
我们将玉米的大小分别设为1,2,3,4,……,n
遇到玉米的大小按次序排列分别为a[1],a[2],a[3],a[4],……a[n]
常规的做法如下:
最大的玉米在第a[i]位的概率就是1/n
当最大的玉米在第a[i]位时:
如果i <= k,那么不可能摘到最大的玉米;
如果k+1 <= i <= n,那么摘到最大玉米的时候,在a[1]~a[i-1]位中最大的玉米必须在a[1]~a[k]位置上,概率为k/(i-1)
所以摘到最大玉米的概率为sigma{k+1, n, k/(n(i-1)) }=k*sigma{k, n-1, 1/i }/n
而另一个做法是这样的:
先求a[1],a[2],……a[k]中最大的玉米大小为 i 的概率(很明显k <= i。k <= i <= n-1时才有可能摘到最大玉米):
考虑a[1],a[2],……a[k]位置,总计有A[k,n]种排列方式,
其中最大玉米大小为i的排列方式:先从1 ~ i-1中选出k-1个数,再加上i本身有k个数,这k个数全排列,总计有C[k-1,i-1]*A[k,k]种排列方式
所以a[1],a[2],……a[k]位置最大的玉米大小为 i 的概率为C[k-1,i-1]/C[k,n]
而当a[1],a[2],……a[k]位置最大的玉米大小为 i 时:
后面的位置小于i的玉米可以不考虑,大于i的玉米(i+1,i+2,i+3,……,n)共n-i个,在这n-i个玉米中,n应该在最前面,概率为1/(n-i)
所以摘到最大玉米的概率为sigma{k, n-1, C[k-1,i-1]/((n-i)C[k,n]) }=sigma{k, n-1, C[k-1,i-1]/(n-i) }/C[k,n]
所以,最后再重复一遍问题吧,这两个式子相等有没有代数方法证明呢,我怎么也推不出来


IP属地:辽宁1楼2025-05-21 23:13回复
    从k=1开始用第一数学归纳


    IP属地:浙江来自Android客户端3楼2025-05-23 18:05
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      2025-08-05 14:41:41
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      不感兴趣
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      这道题生成函数法不灵了,我算的生成函数带ln(1-x),即便能算肯定还需要归纳。


      IP属地:山东来自Android客户端5楼2025-05-23 23:35
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        需要使用一些组合数的恒等变形公式,基本思路是数学归纳法。



        IP属地:山东来自Android客户端6楼2025-05-24 10:30
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          自然对数神奇吧


          IP属地:浙江来自iPhone客户端7楼2025-05-24 17:58
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