貝爾數--ex
定義貝爾數 wn, 表示把 n 個有區別的球放到若干個無區別的盒子裏的方案數, 也就是把集合 {1,...,n} 劃分成若干 (1 ... n) 個不相交非空子集的方案數。
遞推式, 考慮枚舉 1 所在的子集的大小, 即:
等號右邊就是 {wn} 和 {1} 二項卷積的第 n - 1 項加個 [n = 0] 的東西,設 W(z) 爲 {wn} 的 EGF, 那麼有:
兩邊求導:
左邊那個顯然就是 \(\ln'(W(z))W'(z) = (\ln W(z))'\)
於是兩邊不定積分:
對於常數 C, 可以在上式帶入 z = 0, 得到 0 = C + 1, 即 C = -1。
於是有:
組合意義:\(A(z) = e^z - 1\), 即非空子集的 EGF,
再次考慮二項卷積的意義, 兩個方案數相乘, 再乘個組合數……
\(\dbinom ni a_i*b_{n-i}\), 稍稍翻譯一下就是把 n 個標號選出 i 個分給 a, 再把剩下的分給 b, 然後剩下的就是拼接了。這是有標號對象的拼接。對象是序列的時候,還帶有混合的意義。
那麼 A(z)i 就是 i 個非空子集的有序拼接,順便把標號(在這裏是元素)分配完了, 要變成無序拼接就乘個 \(\dfrac 1{i!}\)。
於是答案的 EGF 就是 \(e^{A(z)}\)。