Skip to content

乘法原理

Product rule · Multiplication principle

分阶段且每阶段选择数固定时,总数等于各阶段选择数之积。

条目类型
原则

形式陈述

对有限集 A1,,Am,有

|A1××Am|=i=1m|Ai|.

更一般地,若第 i 阶段在每个此前合法选择之后都恰有 ni 种延伸,则完整选择序列共有 ini 种。这里不需要概率意义上的独立性,只要求每层分支数固定。

直觉

当一个结果由若干阶段的选择唯一确定,且每个前缀下下一阶段可选数固定时,总数等于各阶段选择数相乘。它本质上是在数笛卡尔积;若后续选择数依赖先前结果,则应按分支求和,而不能盲目乘固定数字。唯一表示条件防止同一最终对象经多条选择路径重复出现。

例子与边界

两位字母加三位数字的编码在允许重复时有 262103 种。即使禁止重复,只要每层剩余选择数对所有合法前缀都相同,仍可用 26251098。若后续选择数依赖具体前缀且不恒定,必须分情形求和。

三件上衣、四条裤子组成穿搭共有 34=12 种。长度为 n 的二进制串有 2n 种,因为每个位置独立二选一。若要求字符串恰含两个 1,各位置选择不再独立地保持两个选项,直接写 2n 会数入非法串,应改用 (n2)

推论与应用

笛卡尔积基数给出有限集上的乘法原理,与加法原理共同分解计数树。阶乘来自逐位置减少选择,多项式系数则在分阶段选择后忘掉组内顺序。算法搜索空间和概率独立试验也常先由乘法规则确定样本数。

参考资料
  • Eric Lehman, F. Thomson Leighton, and Albert R. Meyer, Mathematics for Computer Science, rev. 2018, §15.3.
  • Kenneth H. Rosen, Discrete Mathematics and Its Applications, 8th ed., McGraw-Hill, 2019, §6.1.
关系图谱6 个相邻概念 · 1 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组