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.

Now you Không máy tính nào có thể tính toán được nó, nhưng các mảnh của nó có thể tính toán được. Thử một trong những cách dưới đây, hoặc gõ theo ý bạn.

Luyện tập (1)

Đầu tiên thử mỗi câu trên giấy. Cho thấy câu trả lời để kiểm tra; những câu trả lời đã kiểm tra có thể mở trong trình giải cho mỗi bước.

  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.

Để cho anh làm việc

Một tài khoản miễn phí thêm ghi chú vào mỗi bài học, ghi chép những gì bạn đã hoàn thành, các bài toán bạn giải quyết ở một nơi, và một giáo viên bạn có thể hỏi về trang này. Toán học là mở cho mọi người, dù có đăng nhập hay không.

Đăng ký Đăng nhập

Ký hiệu được dùng ở đây

Nhấn vào bất kỳ ký hiệu nào để xem định nghĩa đầy đủ, một bức ảnh, và ý nghĩa của từng chữ cái trong nó.

Câu hỏi người ta hỏi

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.

Một số phần của trang này được chuyển từ Keller & Trotter, Applied Combinatorics (CC BY-SA 4.0). Được nén lại và giải thích lại ở đây; lỗi là của chúng tôi.

More in Combinatorics & Graph Theory