证明。
2n个人排队买电影票。电影票价为50美分。2n人中,其中的n人每人只带了50美分,余下的n人每人只带了1美元纸币。电影院没有准备零钱可以找零。
问:这2n个人可以有多少种排队的方法,使得那些仅带1美元纸币的人都能得到50美分的找零?
解答:
把带50美分的人看成0,把带一美元的人看成1。这样,排队买电影票的2n个人构成了n个0,n个1组成的二进制数。总共有(2n,n)个不同的二进制数。
现在看看哪些二进制数代表的队是不能让电影院即时找钱的。
从排头到排尾扫描,如果扫到某个位置,之前的1比0多一个,那么这个队是不能让电影院即时找钱的。把这样的队称作不合格的。对于不合格的队,从排头到排尾扫描,第一次扫到某个位置,之前的1比0多一个,假设k个0,k+1个1,那么,之后有n-k个0,n-k-1个1。如果把之后的1换成0,0换成1,就构成了一个n-1个0, n+1个1组成的二进制数。
现在证明,不合格队的个数,与n-1个0, n+1个1组成的二进制数的个数相等。其实前面的叙述已经证明了,任给一个不合格的队,都能找到一个由n-1个0, n+1个1组成的二进制数的一个数与之对应。现从由n-1个0, n+1个1组成的二进制数中任取一元,从排头到排尾扫描,一定能扫到某个位置,之前的1比0多一个,假设k个0,k+1个1,那么,之后有n-k个1,n-k-1个0。如果把之后的1换成0,0换成1,因其有n个0,n个1,一定是一个不合格的队。这样就证明了,不合格队的个数,与n-1个0, n+1个1组成的二进制数的个数相等。那么,有(2n,n)-(2n,n-1) 种排队的方法能使电影院即时找钱。