MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Định lý quy tắc nhân

Phát biểu

Cho một công việc gồm kk bước liên tiếp T1,T2,…,TkT_1, T_2, \dots, T_k, trong đó bước thứ nin_i có thể thực hiện theo nin_i cách bất kể các bước trước đã chọn ra sao. Khi đó số cách thực hiện toàn bộ dãy bước là N=n1⋅n2⋯nkN = n_1 \cdot n_2 \cdots n_k.

Vì sao đúng?

Vì số lựa chọn ở mỗi bước không phụ thuộc vào các bước trước, nên mọi tổ hợp lựa chọn đều là một kết quả hợp lệ khác nhau, và số tổ hợp nhân lên đúng như đếm số ô trong một lưới hình chữ nhật.

Phác thảo chứng minh

Bước 1 (trường hợp cơ sở k=1k=1): với một bước duy nhất, hiển nhiên có N1=n1N_1 = n_1 cách, khớp với công thức khi k=1k=1.

Bước 2 (trường hợp cơ sở k=2k=2): với mỗi trong n1n_1 cách thực hiện bước 1, bước 2 vẫn có thể thực hiện theo n2n_2 cách, vì số cách của nó không phụ thuộc vào kết quả bước 1. Điều này chia mọi cặp lựa chọn thành n1n_1 nhóm rời nhau, mỗi nhóm cỡ n2n_2 (một nhóm ứng với mỗi kết quả bước 1), nên quy tắc cộng cho tổng là n2n_2 cộng với chính nó n1n_1 lần, tức N2=n1⋅n2N_2 = n_1 \cdot n_2.

Bước 3 (quy nạp theo kk): giả sử công thức đúng với k−1k-1 bước, tức k−1k-1 bước đầu cùng nhau có Nk−1N_{k-1} kết quả. Coi k−1k-1 bước đó như một "siêu bước" gộp lại có Nk−1N_{k-1} kết quả, và bước kk là bước độc lập thứ hai có nkn_k kết quả (số cách của nó vẫn không phụ thuộc các lựa chọn trước). Áp dụng trường hợp cơ sở hai bước cho cặp này cho ta Nk=Nk−1⋅nkN_k = N_{k-1} \cdot n_k, tức Nk=n1⋅n2⋯nkN_k = n_1 \cdot n_2 \cdots n_k. Theo quy nạp, công thức đúng với mọi kk.

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. Richard A. Brualdi (2009). Introductory Combinatorics
  2. Kenneth H. Rosen (2019). Discrete Mathematics and Its Applications