组合数 \( C(n, m) \) 表示从 \( n \) 个不同元素中取出 \( m \) 个元素的组合数量。其计算公式为:

\[ C(n, m) = \frac{n!}{m!(n-m)!} \]

下面我们推导这个公式:

从n个元素中取出m个元素的所有组合,等价于将n个元素分成m组,不考虑组内的排列顺序。

使用递推关系式 \( C(n-1, m-1) = C(n-1, m) + C(n-1, m-2) \),即组合数之间的递推关系。根据已知条件 \( C(n, 0) = C(n, n) = 1 \),可得到其他的组合数。

该递推关系的推导过程可通过数学归纳法证明。在此基础上,可以总结出组合数的计算公式 \( C(n, m) = \frac{n!}{m!(n-m)!} \)。

另一种推导方法是通过排列组合的原理:

全排列的计算公式为 \( n! \),因为每个元素都可以担任不同的角色,共有 \( n \) 种选择。

我们需要从全排列中剔除 \( m \) 个元素的排列顺序,因为选取的 \( m \) 个元素之间是没有顺序的,因此需要除以 \( m! \)。

同时,我们还需要考虑剩下的 \( (n-m) \) 个元素的排列情况,由于它们不在选取范围内,所以需要除以 \( (n-m)! \)。

综合以上步骤,我们得到组合数的计算公式 \( C(n, m) = \frac{n!}{m!(n-m)!} \)。

通过以上推导过程,我们可以得出组合数的计算公式为:

\[ C(n, m) = \frac{n!}{m!(n-m)!} \]

这个公式表达了组合数的数学定义和计算规则。