min max容斥學習筆記

2022-05-30 19:30:13 字數 1529 閱讀 6964

\(\min-\max\)容斥是說乙個這樣的式子:

\[\max\=\sum_(-1)^\min\

\]\[\min\=\sum_(-1)^\max\

\]其中\(\min\\)表示\(s\)集合中的最小元素,\(\max\\)表示最大元素。

第乙個式子證明如下:

\[\max\=\sum_f(|t|)\min\

\]考慮第\(x+1\)大的元素被統計到的次數,我們可以列舉有多少個集合的最小值為第\(x+1\)大的元素,就是說我們只把前\(x+1\)個元素拿出來,可以得到:

\[res=\sum_^\binomf(i)=\sum_^\binomf(i+1)

\]那麼我們現在只想把最大的容斥出來,有:

\[[x=0]=\sum_^\binomf(i+1)

\]二項式反演一下可得:

\[f(x+1)=\sum_^(-1)^\binom[i=0]

\]注意這裡是把左邊當成了\(g(x)=[x=0]\)。

那麼化簡就是:

\[f(x+1)=(-1)^x

\]即:

\[f(x)=(-1)^=(-1)^

\]證畢。

這玩意說白了就是這個式子:

\[max_k(s)=\sum_(-1)^\binom\min(t)

\]其中\(max_k(s)\)表示\(s\)集合中第\(k\)大的值是多少。

證明如下:

考慮我們還是想把它容斥出來,那麼嘗試著配個容斥係數\(f(|t|)\),則:

\[max_k(s)=\sum_f(|t|)\min(t)

\]同上,考慮第\(x+1\)大的元素被統計了多少次,可得:把式子抄過來

\[res=\sum_^\binomf(i)=\sum_^\binomf(i+1)

\]我們是想把第\(k\)大的容斥出來,其他的都不要,則:

\[\sum_^\binomf(i+1)=[x=k-1]

\]設後面的為\(g(x)=[x=k-1]\),二項式反演可得:

\[f(x+1)=\sum_^x(-1)^\binomg(i)=\sum_^x(-1)^\binom[i=k-1]

\]化簡可得:

\[f(x+1)=(-1)^\binom

\]即:

\[f(x)=(-1)^\binom

\]得證。

看上面的感覺這玩意還是沒有什麼用,但是最有用的一點是這玩意在期望的意義下成立,即:

\[e(\max\)=\sum_(-1)^e(\min\)

\]\[e(max_k(s))=\sum_(-1)^\binome(\min(t))

\]具體的應用可以看一下下面的習題。

min-max容斥

[hdu4336]card collector,sol.

[bzoj4036] [haoi2015]按位或,sol.

[loj#2542] [pkuwc2018] 隨機遊走,sol.

廣義min-max容斥

[luogup4707] 重返現世,sol

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