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Muestra el número de permutaciones en$[n]$ donde$i$ no está seguido por$i+1$ is$D_n + D_{n-1}$

Tengo que$a_n$ es el número de permutaciones donde$i$ no está seguido inmediatamente por$i+1$ y: \begin{align*} a_n = \sum_{k=0}^{n-1} (-1)^k (n-k)! \end {align *} que obtuve usando el principio de exclusión de inclusión.

Estoy intentando mostrar que$a_n = D_{n} + D_{n-1}$ donde$D_n$ es el número de trastornos en$[n]$.

Dado que \begin{align*} D_n = \sum_{k=0}^n \frac{(-1)^kn!}{k!} \end {align *} intenté expandir la suma para todos los términos, pero estoy teniendo problemas para mostrar la igualdad.

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Marko Riedel Puntos 19255

Observar que con la inclusión-exclusión que podemos contar el número de permutaciones tener al menos $k$ los valores de $q$ es seguido por $q+1$ por la elección de los $k$ de la gama de $1$ $n-1$y de la fusión con los elementos que siga inmediatamente, formando en la mayoría de las $k$ bloques. Luego podemos permutar estos $n-k$ elementos de cualquier manera que nos gusta.

Este rendimientos por la inclusión-exclusión

$$\sum_{k=0}^{n-1} {n-1\elegir k} (-1)^k (n-k)! = (n-1)! \sum_{k=0}^{n-1} \frac{(-1)^k}{k!} (n-k) \\ = (n-1)! \sum_{k=0}^{n} \frac{(-1)^k}{k!} (n-k) = n! \sum_{k=0}^{n} \frac{(-1)^k}{k!} - (n-1)! \sum_{k=0}^{n} k \frac{(-1)^k}{k!} \\ = D_n - (n-1)! \sum_{k=1}^{n} k \frac{(-1)^k}{k!} = D_n - (n-1)! \sum_{k=1}^{n} \frac{(-1)^k}{(k-1)!} \\ = D_n + (n-1)! \sum_{k=0}^{n-1} \frac{(-1)^k}{k!} = D_n + D_{n-1}.$$

Un bloque de longitud $m$ reduce el número de elementos que se permutan por $m$ y, a continuación, agrega uno nuevo. Por otro lado $m-1$ es el número de de adyacentes elementos consecutivos en el bloque, y sumando esto a través de todos los bloques de rendimientos $k.$

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