扩展Cayley定理

这其实就是一个小结论….我做题的时候碰到的,研究了下就写了篇博客。

(其实主要就是把wiki上一篇论文翻译简化了下)

结论是这样的:设$n$个点$s$个连通块的有标号森林个数为$f(n,s)$,则:

考虑$n$个点$s$个连通块的森林的所有情况,那么$1$号点的点度可能为$0,1,\cdots , n-s$。

假设$1$号点点度为$j$,那么我们选$j$个点出来硬点他们为$1$的儿子,这里有$\binom{n-s}{j}$的方案,然后我们把$1$删掉,就得到了一个$n-1$个点,$s+j-1$个连通块的森林,假设我们已经知道这种森林有$f(n-1,s+j-1)$种方案,那么我们就可以得到递推式:

初始状态:

那么我们用数学归纳法证明这个定理,假设$f(n-1,s)$是对的,那么:

这里是利用了组合数的对称性,然后我们把中间的括号展开,用二项式定理:

注意到$\binom{n-s}{j}j=(n-s)\binom{n-s-1}{j-1}$,变换一下:

这就是需要证明的式子。