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为何n道每题10分的非递增得分组合数等于$inom{n+10}{10}$?以6道题为例的组合数学疑问

为何n道每题10分的非递增得分组合数等于$\binom{n+10}{10}$?以6道题为例的组合数学疑问

大家好,我是一名数学老师,这是我第一次在Maths Stack Exchange发帖,想请教一个让我有点“耿耿于怀”的组合数学问题:

我其实已经解出了这个问题,总共有8008种得分方式,但这个数刚好等于$\binom{16}{10}$——也就是$\binom{6+10}{10}$,我完全搞不懂为什么会这样!这正是我需要大家帮忙解答的核心,感觉背后肯定有个直白的推导逻辑,说不定和「星与条」的思路有关?

我最开始是用分拆的方法来解的:具体来说是考虑最多拆分成6个部分的分拆,以及最大部分为10的分拆,这里用到了Ferrers图和它们的共轭。我的问题本质是:计算从0到60的每一个可能总分,分别有多少种得分方式,然后把这些数全部加起来得到了8008。计算每个单独总分的得分方式时,过程特别繁琐——有时候需要求和有界分拆,有时候还要叠加多层有界分拆的和,步骤很复杂。

结果费了这么大功夫,居然有个这么简洁的答案$\binom{16}{10}$!我还写了个暴力计算的程序验证这个模式,发现它确实是通用的:

  • 5道题(每题10分)的答案是$\binom{15}{10}$
  • 6道题的答案是$\binom{16}{10}$
  • 7道题的答案是$\binom{17}{10}$
  • 8道题的答案是$\binom{18}{10}$
  • 9道题的答案是$\binom{19}{10}$

有没有人能帮我解释一下,怎么直接得到$\binom{n+10}{10}$这个简单结果呀?提前谢谢大家了!

备注:内容来源于Stack Exchange,提问作者The Algebraist

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