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输入计算

数学公式

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结果

H(30, 34) — combinations with repetition at r = 34
759510004936100355
multisets of 34 chosen from 30 distinct items
r 可重复组合 H(n, r)
0 1
1 30
2 465
3 4960
4 40920
5 278256
6 1623160
7 8347680
8 38608020
9 163011640
10 635745396
11 2311801440
12 7898654920
13 25518731280
14 78378960360
15 229911617056
16 646626422970
17 1749695026860
18 4568648125690
19 11541847896480
20 28277527346376
21 67327446062800
22 156077261327400
23 352870329957600
24 779255311989700
25 1683191473897752
26 3560597348629860
27 7384942649010080
28 15033633249770520
29 30067266499541040
30 59132290782430712
31 114449595062769120
32 218169540588403635
33 409894288378212890
34 759510004936100355

这个计算器能做什么

本工具用来生成可重复组合(也叫多重集系数)的数值表。给定 n 种不同类型的物品,它会计算:当每种物品都可以被任意次数地选取时,选出大小为 r 的无序组合一共有多少种——并且对从起始值到结束值之间的每一个整数 r 都算一遍。该函数记作 \(H(n, r)\),其值等于二项式系数 \(C(n + r - 1, r)\)。

使用方法

先输入物品类型的数量 n(至少为 1),再分别填写 r 的起始值和结束值。计算器会为每一个 r 输出一行,显示对应的精确数值 \(H(n, r)\)。由于这些数字增长得极快,引擎采用精确大整数运算,即使是规模很大的表格也能保持完全准确。

公式详解

经典的"隔板法"(stars and bars)告诉我们:从 n 种类型中可重复地选取 r 个物品,等价于把 r 个相同的星号放进由 n − 1 块隔板分隔出的 n 个格子里。这 n + r − 1 个符号的排列方式总数就是 \(C(n + r - 1, r)\)。

$$\overline{C}(n, r) = \binom{n + r - 1}{r} = \frac{(n + r - 1)!}{r!\,(n - 1)!}$$

有两种特殊情形值得记住:\(H(n, 0) = 1\)(什么都不选,即空选择);\(H(1, r) = 1\)(只有唯一一种多重集,就是把那一种物品取 r 份)。

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星号与隔板示意图,用隔板将星号分成各组以表示可重复的组合
隔板法模型:r 个星号和 n-1 个隔板给出 C(n+r-1, r) 种排列。
示意图展示从 3 个不同元素 a、b、c 中允许重复地选取大小为 2 的多重集
从 n 种不同类型中选取 r 个元素,同一类型可重复选取。

实例演算

取 n = 5,r 从 0 取到 4。\(H(5,0) = C(4,0) = 1\),\(H(5,1) = C(5,1) = 5\),\(H(5,2) = C(6,2) = 15\),\(H(5,3) = C(7,3) = 35\),\(H(5,4) = C(8,4) = 70\)。于是整张表读作 1、5、15、35、70。再验算一例:

$$H(30,4) = C(33,4) = \frac{33 \cdot 32 \cdot 31 \cdot 30}{24} = 40920$$

常见问题

它和普通组合有什么区别? 普通组合 \(C(n, r)\) 不允许重复选取;而这里每种类型都可以被多次选中,正因如此下标才变成了 \(n + r - 1\)。

顺序重要吗? 不重要。{A, A, B} 和 {B, A, A} 算作同一种选择。如果顺序有影响,那就该用可重复排列(\(n^r\))来计算了。

为什么数值会变得这么大? 多重集系数大致按 r 的 n − 1 次多项式增长,因此较大的 n 或较大的 r 都会产生天文数字般的整数——本工具用精确运算来处理它们。

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