maths.free › Combinatorics & Graph Theory › Strings, Sets, and Binomial Coefficients › Multinomial Coefficients

Multinomial Coefficients

Let X be a set of n elements. Suppose that we have two colors of paint, say red and blue, and we are going to choose a subset of k elements to be painted red with the rest painted blue.

Multinomial Coefficients

Let \(X\) be a set of \(n\) elements. Suppose that we have two colors of paint, say red and blue, and we are going to choose a subset of \(k\) elements to be painted red with the rest painted blue. Then the number of different ways this can be done is just the binomial coefficient \(\binom{n}{k}\). Now suppose that we have three different colors, say red, blue, and green. We will choose \(k_1\) to be colored red, \(k_2\) to be colored blue, and the remaining \(k_3 = n - (k_1+k_2)\) are to be colored green. We may compute the number of ways to do this by first choosing \(k_1\) of the \(n\) elements to paint red, then from the remaining \(n-k_1\) elements choosing \(k_2\) to paint blue, and then painting the remaining \(k_3\) elements green. It is easy to see that the number of ways to do this is \[\begin{aligned}\end{aligned}\] Numbers of this form are called multinomial coefficients; they are an obvious generalization of the binomial coefficients. The general notation is: \[\begin{aligned}\end{aligned}\] \(\binom{n}{k_1,k_2,k_3,\dots,k_r}\) multinomial coefficient

For example, \[\begin{aligned}\end{aligned}\]

Note that there is some overkill in this notation, since the value of \(k_r\) is determined by \(n\) and the values for \(k_1\), \(k_2,\dots,k_{r-1}\). For example, with the ordinary binomial coefficients, we just write \(\binom{8}{3}\) and not \(\binom{8}{3,5}\).

Example

How many different rearrangements of the string: \[\begin{aligned}\end{aligned}\] are possible if all letters and characters must be used?

Solution

To answer this question, we note that there are a total of \(45\) characters distributed as follows: 3A's, 1C, 1D, 7E's, 1G, 1H, 4I's, 1K, 5L's, 2M's, 2N's, 1O, 4R's, 2S's, 6T's, 1U, 1W, and 2!'s. So the number of rearrangements is \[\begin{aligned}\end{aligned}\]

Just as with binomial coefficients and the Binomial Theorem, the multinomial coefficients arise in the expansion of powers of a multinomial:

Condensed: the full section is in Keller & Trotter, Applied Combinatorics.

Енді сен Бұл есепті шешетін калькулятор жоқ, бірақ оның бөлшектері есептеледі. Төмендегілерді қолданып көріңіз немесе өзіңіздіңіңізді келтіріңіз.

Әдетті (1)

Әрбірін қағаз бетінде алдымен сынап көріңіз. Тексеру үшін жауапты көрсетіңіз; тексерілгенін әрбір қадамда шешушіде ашуға болады.

  1. Look again at the trinomial in . What would be the coefficient on \(x^{30}y^{80}z^{10}\) when this is expanded? Explain your reasoning.

Өзіңіздің жұмысыңызды жалғастыру

Тіркелгіңізде әрбір сабақта жазбалар, орындалған тапсырмалар, шешілген тапсырмалар бір жерде сақталады, және мұғалімге осы бет туралы сұрақ қоюға болады. Математикалық сабақтар жүйеге кірген немесе кірмеген кез келген адамға ашық.

Жазылу Кіру

Мұнда қолданылатын символдар

Тұтас анықтамасын, суретін және әрбір әріптің мағынасын көру үшін кез келген символды түртіңіз.

Адамдар қоятын сұрақтар

Permutation or combination?

Ask whether order matters. A lock code is a permutation (order matters); a hand of cards is a combination (it does not).

What is a graph in this sense?

Dots (vertices) joined by lines (edges), not a plot. Road maps, social networks and molecules are graphs; questions like "is there a route" and "how few colours" are graph theory.

Бұл парақтағы кейбір бөлшектер мынадан алынған Keller & Trotter, Applied Combinatorics (CC BY-SA 4.0). Бұл жерде қайталап түсіндірілді; қателер біздің кінәміз.

Келесіде Combinatorics & Graph Theory