Lucas 定理

发布时间 2023-07-06 16:11:02作者: Otue

Lucas 定理

\(p\) 是质数,则对于任意整数 \(1\leq m \leq n\),有:

\[\dbinom{n}{m}\equiv \dbinom{n\mod p}{m\mod p}\times \dbinom{\dfrac{m}{p}}{\dfrac{n}{p}}\pmod p \]

证明太难,略。

例题 \(1\)SP18878

题目大意

求杨辉三角第 \(n\) 行中偶数个数与奇数个数。

题目分析

我们先求第 \(n\) 行的奇数个数, 用这一行总数减一下就是偶数个数。

等价于求 \(\sum ^{n}_{i=0} \dbinom {n}{i} \mod 2\)。把 \(n,i\)
拆分成二进制数,二进制每一位记为 \(n_k,i_k\)

根据 Lucas 定理,

\[\dbinom {n}{i} \mod 2=\dbinom{n\mod 2}{i\mod 2}\times \dbinom{\dfrac{n}{2}}{\dfrac{i}{2}}\mod 2 \]

\(\dbinom {n}{i} \mod 2=1\) 时, 那么所有的 \(n_k,i_k\) 必定满足 \(\dbinom{n_k}{i_k}=1\)

  • \(n_k=0\) 时,有 \(1\) 种情况:\(i_k=0\)
  • \(n_k=1\) 时,有 \(2\) 种情况:\(i_k=0\)\(i_k=1\)

综上,若 \(n\) 的二进制数里有 \(k\)\(1\),答案就是 \(2^k\)