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第2题

设 nn 和 rr 是满足 1≤r≤n1 \le r \le n 的整数,考虑集合 {1,2,…,n}\{1,2,\dots,n\} 的所有 rr 元子集(共 (nr)\binom{n}{r} 个)。每个这样的子集都有一个最小元素。设 F(n,r)F(n,r) 为这些最小元素的算术平均值。证明 F(n,r)=n+1r+1.F(n,r) = \frac{n+1}{r+1}.
第 2/5 步:把该和编码为字符串计数问题
通俗地说

巧妙选取的双射能把繁琐的加权和转化为对组合对象的简洁计数。

Consider binary strings of length n+1 with exactly r+1 ones.\text{Consider binary strings of length } n+1 \text{ with exactly } r+1 \text{ ones.}
详细分析

考虑长度为 n+1n+1 且恰好含有 r+1r+1 个数字 1 的二进制串。对 1≤k≤n1 \le k \le n,若第二个 11 出现在位置 k+1k+1,则把前面的唯一一个 11 放在前 kk 个位置中的方法数为 (k1)\binom{k}{1},把剩余的 r−1r-1 个数字 1 放在位置 k+1k+1 之后的方法数为 (n−kr−1)\binom{n-k}{r-1}。