證明。
2n個人排隊買電影票。電影票價為50美分。2n人中,其中的n人每人只帶了50美分,餘下的n人每人只帶了1美元紙幣。電影院沒有準備零錢可以找零。
問:這2n個人可以有多少種排隊的方法,使得那些僅帶1美元紙幣的人都能得到50美分的找零?
解答:
把帶50美分的人看成0,把帶一美元的人看成1。這樣,排隊買電影票的2n個人構成了n個0,n個1組成的二進制數。總共有(2n,n)個不同的二進制數。
現在看看哪些二進制數代表的隊是不能讓電影院即時找錢的。
從排頭到排尾掃描,如果掃到某個位置,之前的1比0多一個,那麼這個隊是不能讓電影院即時找錢的。把這樣的隊稱作不合格的。對於不合格的隊,從排頭到排尾掃描,第一次掃到某個位置,之前的1比0多一個,假設k個0,k+1個1,那麼,之後有n-k個0,n-k-1個1。如果把之後的1換成0,0換成1,就構成了一個n-1個0, n+1個1組成的二進制數。
現在證明,不合格隊的個數,與n-1個0, n+1個1組成的二進制數的個數相等。其實前面的敘述已經證明了,任給一個不合格的隊,都能找到一個由n-1個0, n+1個1組成的二進制數的一個數與之對應。現從由n-1個0, n+1個1組成的二進制數中任取一元,從排頭到排尾掃描,一定能掃到某個位置,之前的1比0多一個,假設k個0,k+1個1,那麼,之後有n-k個1,n-k-1個0。如果把之後的1換成0,0換成1,因其有n個0,n個1,一定是一個不合格的隊。這樣就證明了,不合格隊的個數,與n-1個0, n+1個1組成的二進制數的個數相等。那麼,有(2n,n)-(2n,n-1) 種排隊的方法能使電影院即時找錢。