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加法原理

Sum rule · Addition principle

互斥有限选择类的总数等于各类大小之和。

条目类型
原则

形式陈述

若有限集 A1,,Am 两两不交,则

|i=1mAi|=i=1m|Ai|.

等价地,若一个任务恰好通过若干互斥情形之一完成,而第 i 种情形有 ni 个结果,则总结果数为 n1++nm

直觉

当所有结果被拆成互不重叠的若干类别时,总数是类别大小之和。互斥性保证每个对象恰被数一次;若类别重叠,简单相加会重复计数,必须先重新分割或使用容斥。它是计数树在分支处的基本规则,与连续阶段的乘法原理相对。

例子与边界

一个字符若只能是 26 个英文字母之一或 10 个数字之一,共有 26+10=36 种。若两个类别可能重叠,直接相加会重复计数;此时应先改造成不交划分,或使用容斥原理减去交集。

从一副牌中选红桃或黑桃,共有 13+13=26 种,因为两花色不相交。若问“红牌或 A”,直接写 26+4 会把两张红 A 重复计算,应减去交集得 28。按最后一步、首个位置或某个互斥参数分类,是递推计数中构造加法分解的常用方式。

推论与应用

有限集的互不交并满足基数可加,构成加法原理;与乘法原理结合可沿决策树逐层计数。类别不互斥时转向容斥原理全概率公式则把“按互斥情形分解”从基数推广到带权概率测度,但还需在每个分块内使用条件概率。

参考资料
  • Eric Lehman, F. Thomson Leighton, and Albert R. Meyer, Mathematics for Computer Science, rev. 2018, Chapter 15.
  • 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

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