基本容斥小記

2022-02-08 23:05:28 字數 1900 閱讀 9571

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目錄前置知識只有兩個, 乙個是基本的計數技巧, 在這裡略去不提, 另乙個是:\(\sum\limits_^n (-1)^i \dbinom=[n=0]\), 這個證明的話就看一下楊輝三角一行裡上一行成分的構成(依據 \(\binom nm = \binom+\binom\)), 會發現不同列分奇偶加起來是一樣的。

並集轉交集

本蒻記憶中第乙個接觸的容斥就是它了, 著名的奇加偶減, 一般使用時設 \(s_i\) 表示滿足條件 \(i\) 的集合。

\[|\bigcup_^n s_i| = \sum_^n (-1)^ \sum_| - |\^n s_i| = \sum_ (-1)^ |\bigcap_s_i|

\]交集轉並集/取反的並集/取反的交集

依然是奇加偶減。

\[|\bigcap_^n s_i| = \sum_^n (-1)^\sum_^n (-1)^\binom

\\= 1-[n=0]

\\=1

\]對於乙個出現在 \(s_1,\cdots,s_m\) 裡的元素(\(m),其對右式的貢獻為:

\[\sum_^n (-1)^\binom - \sum_^(-1)^\binom

\\=1-1

\\=0

\]也就是把這類元素先當作出現在所有集合裡, 再減去那些本不應有的貢獻。

同樣地, 式子 \((2)\) 可以寫成:

\[|\bigcap_^n s_i| = \sum_ (-1)^ |\bigcup_s_i|

\]將交集轉化成並集的另乙個式子是:

\[|\bigcap_^ns_i|=|u|-|\bigcup_^n\overline| \tag

\]證明:組合意義,不是全滿足的,就必定不滿足至少一項。

這個通常結合式子 \((1)\) 進行應用, 即:

\[|\bigcup_^n\overline| = \sum_ (-1)^ |\bigcap_\overline|

\\|\bigcap_^ns_i| = |u|+\sum_ (-1)^ |\bigcap_\overline|

\]若是認同 \(i = \varnothing\) 的時候後面那個交集的大小就是全集, 那麼這個式子可以直接寫成這樣:

\[|\bigcap_^ns_i| = \sum_ (-1)^ |\bigcap_\overline| \tag

\][coci2009-2010#6] xor

設第 \(i\) 個三角形為 \(s_i\), 答案就是 \(|xor_^n s_i|\)。

我是沒怎麼想到容斥, 但是這個可以用容斥做,不過倒是可以大概地猜到用容斥做的話大概率轉換成交集。

那麼列舉交集:\(\sum\limits_nanachi* |\bigcap\limits_ s_i|\) , 那麼就要有乙個係數 \(nanachi\), 那麼 \(nanachi\)

的性別是什麼呢?

顯然對於乙個屬於 \(x\) 個集合的元素的貢獻是 \([2\nmid x]\), 設 \(id(x)\) 為 \(x\) 個集合的容斥係數,那麼由於使用的是交集, 所以這個元素的貢獻實際上是:

\[\sum_^x\binom xi id(i) = [2\nmid x]

\]若是令 \(id(0)=0\),那麼利用二項式反演可以得到:

\[\sum_^x\binom xi id(i) = [2\nmid x]

\\id(x)=\sum_^x (-1)^\binom xi [2\nmid i]=\sum_^x (-1)^\binom xi [2\nmid i]= (-1)^x\sum_^x (-1)^\binom xi [2\nmid i]

\\= (-1)^\sum_^ (-1)^\binom xi [2\nmid i]

\\= (-1)^2^

\]

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