加法原理与乘法原理

从北京到上海,人们可以乘火车、乘汽车,当然也可以乘飞机。如果每天从北京出发去上海的火车有3班,汽车有2班,飞机有5班,那么显然每天共有3+2+5=10种从北京到上海的不同走法。这里所用的就是组合学中的加法原理。这个简单的原理成为组合学研究的起点。

比如,从甲地到乙地有2条不同的道路,从乙地到丙地有3条不同的道路,那么从甲地经过乙地到丙地共有多少条不同的道路?

首先给道路编号,设从甲地到乙地的两条道路分别为,从乙地到丙地的3条道路分别为。如果从甲地到乙地选择,则从甲地到丙地有3条不同道路;从甲地到乙地选择,同样得到从甲地到丙地的3条不同道路。所以,由加法原理,从甲地经过乙地到丙地共有6条不同的道路。

上面的例子实际上也是理解乘法原理的一个简单模型。
所谓加法原理是指如果完成一件事有类办法,第一类办法又分种不同方法,第二类办法又分种方法……完成第步有种方法,那么完成这件事共有种不同方法。

再比如,在1000和9999之间有多少个各位数码不同的四位偶数?

先来确定个位与千位数字。千位数字可以在1、2、…9中任选。如果千位数字选择奇数,则有5种选择方法,这时个位可以在0、2、4、6、8中任选,从而由乘法原理,这样确定个位与千位数字共有5×5=25种方法。同理,如果千位数字选择偶数,则确定个位与千位数字的方法有4×4=16。因此,确定个位与千位数字的方法共有25+16=41种。确定了个位与千位数字之后,十位数字可以有8种选择,百位数字有7种选择,所以,由乘法原理,各位数码不同的四位偶数共有41×8×7=2926个。